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IFES / CAMPUS VILA VELHA LICENCIATURA EM QUÍMICA 4a LISTA DE EXERCÍCIOS – Termoquímica QUÍMICA GERAL II Professor: Caliari, P.C. Aluno(a): 1) O metanol é um combustível que, recentemente, assumiu grande importância em nosso país. Ele é empregado, também, na fabricação de formaldeído e de ésteres metílicos. Pode ser preparado sinteticamente através da hidrogenação controlada de monóxido de carbono, em uma reação que se processa sob pressão e em presença de catalisador. O calor de combustão do metanol, nas condições padrão, é de –727KJ por mol de metanol. As entalpias de formação, nas condições padrão, de CO(g), CO2(g) e H2O(l) são, respectivamente, -110, -393 e –286KJ/mol. Determine o calor da reação, em KJ/mol, de preparação do metanol a que o texto se refere, indicando o procedimento utilizado para o cálculo. 2) Dados cada um dos sistemas a seguir: i) 5,00mol de água líquida; ii) 5,00mol de vapor d'água; iii) 5,00mol de hidrogênio molecular; iv) 10,00mol oxigênio atômico. a) Calcule o valor de entalpia de formação padrão para cada sistema. b) Qual é o sistema de energia mais alta? E o de energia mais baixa? c) Calcule a variação de entalpia quando são postos para reagir 10,00mol de hidrogênio atômico e 5,00mol de oxigênio atômico para produzir água líquida. Dados a 298K: ∆Ho(H2O,l)= –285,83kJ.mol –1; ∆Ho(H2O,g)= –241,82kJ.mol –1; ∆Ho(H2,g) = 0kJ.mol –1 ; ∆Ho(O2,g) = 0kJ.mol –1 ; ∆Ho(H,g) = +217,97kJ.mol–1 ; ∆Ho(O,g)= + 249,17kJ.mol–1 3) Dados cada um dos sistemas a seguir: i) 5,00mol de água líquida; ii) 5,00mol de vapor d'água; iii) 5,00mol de hidrogênio molecular; iv) 10,00mol de oxigênio atômico. a) Calcule o valor de entropia absoluta para cada sistema. b) Qual é o sistema mais organizado? E o menos organizado? c) Calcule a variação de entropia quando se atomiza 5,00 mol de água líquida. d) Calcule os valores de variação de entropia na formação dos sistemas (i) a (iv). Dados a 298K: So(H2O,l)= 69,91J.K –1.mol–1; So(H2O,g)= 188,83J.K –1.mol–1; So(H2,g)=130,684J.K –1.mol–1; So(O2,g)= 205,138J.K –1.mol–1; So(H,g)=114,71J.K–1.mol–1; So(O,g)=161,06J.K–1.mol–1. 4) A partir dos dados obtidos nos exercícios 3 e 4, calcule o valor de energia livre de Gibbs de formação para os sistemas (i) a (iv), a 298 K. Com base nos dados obtidos, discuta qual dos sistemas é o mais estável a essa temperatura. 5) Calcule o valor do calor liberado pela combustão de um mol de etano, e por um mol de acetileno. Determine qual combustível libera mais calor por unidade de massa? Dados a 298K: ∆Ho(elementos)= 0 ; ∆Ho(C2H6)= –84,68kJ.mol –1 ; ∆Ho(C2H2)= +226,73kJ.mol –1 ; ∆Ho(CO2)= –393,51kJ.mol –1 ; ∆Ho(H2O)= –241,82kJ.mol –1 6) O óxido de cálcio reage com a água segundo a equação: CaO(s) + H2O(g) Ca(OH)2(s). a) Calcule a variação de entalpia desta reação. b) Calcule a variação da entropia desta reação. c) Calcule o valor de ∆G a 200°C. Em que sentido a reação é espontânea? d) Idem, para 1000°C. e) Calcule a temperatura em graus Celsius em que o valor de ∆G é nulo. Dados a 298K: ∆Ho(CaO)= –635,09kJ.mol–1 ; So(CaO)= –39,75J.K–1.mol–1; ∆Ho(H2O)= –241,82kJ.mol –1; So(H2O)= 188,83J.K –1.mol–1; ∆Ho[Ca(OH)2]= –986,09kJ.mol –1; So[Ca(OH)2]= 83,39J.K –1.mol–1. 7) Em uma reação química o volume dos produtos é 20cm3 maior que o volume dos reagentes. Calcule o trabalho de expansão (em Joules) produzido pelo sistema quando o processo se realiza a pressão constante. 8) Muitos cozinheiros cuidadosos têm sempre bicarbonato NaHCO3 de sódio à mão, pois ele é um extintor de incêndios de óleos ou gorduras. Seus produtos de decomposição ajudam a apagar as chamas. A reação é: 2NaHCO3(s) Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g). Calcule o calor padrão da reação. Conhecidos os calores padrão de formação dos produtos e reagente. Dados: ∆Ho[NaHCO3(s)]= -947,7kJ/mol; ∆H o[CO2(g)]= -393,13kJ/mol; ∆Ho[Na2CO3(s)] = 1131kJ/mol e ∆H o[H2O(g)]= -242,0kJ/mol. 9) Considere as seguintes equações químicas, à temperatura de 300K: 1. 2H2O2(g) → 2H2O(g) + O2(g). ∆S°= 31,0kcal.K –1.mol–1 e ∆H°= –50,5kcal.K–1.mol–1. 2. N2(g) + 2O2(g) → 2NO2(g). ∆S°= –28,7kcal.K –1.mol–1 e ∆H°= 16,2kcal.K–1.mol–1. Com base nos dados anteriormente fornecidos, justifique as seguintes afirmações: a) A reação química traduzida pela equação representada por 1 é uma reação espontânea. b) A reação química traduzida pela equação representada por 2 não é uma reação espontânea. Abraços Caliari
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