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9ª LISTA - EXERCÍCIOS DE PROVAS ANTIGAS – Termoquímica Pg. 1/5 1a Questão Na combustão completa de 1,00 L de gás natural, a 25,0 °C e pressão constante de 1,00 atm, houve liberação de 43,6 kJ de calor. Sabendo que este gás é uma mistura contendo metano, CH4, e etano, C2H6, que reagem com o oxigênio segundo as equações 1 e 2, determine: CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) ∆H o = -890,3 kJ mol-1 eq. 1 C2H6(g) + 7/2O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) ∆H o = -1559,7 kJ mol-1 eq. 2 a) o calor liberado, em kJ, por um mol de gás natural; b) a fração em mol, x, do CH4 e C2H6 no gás natural; c) o volume de água, em mL, que pode ser aquecido de 25,0 oC para 80,0 oC, se 43,6 kJ de calor for transferido com 100 % de eficiência para a água. Considere o comportamento ideal dos gases. Dados: Calor específico da água (c) = 4,184 J ºC-1 g-1 Densidade da água = 1,00 g mL-1 R = 0,0821 atm L mol-1 K-1 Gabarito: a) - 1,07 x 103 kJ mol-1 b) x (CH4) = 0,74; x (C2H6) = 0,26 c) 190 mL 9ª LISTA - EXERCÍCIOS DE PROVAS ANTIGAS – Termoquímica Pg. 2/5 2a Questão Quando a matéria orgânica é decomposta sob condições anaeróbicas (sem oxigênio), o metano, CH4, é o principal produto formado. O gás natural, composto basicamente por metano, é um combustível muito utilizado para atividades domésticas, industriais e veiculares. É estimado que a quantidade de gás natural presente em todos os depósitos conhecidos pode produzir 5600 EJ de energia (Exajoule = 1EJ = 1018 J). Atualmente, o consumo de energia global anual é de 4,0 x 1020 J. a) Calcule a massa de metano, em kg, capaz de gerar toda energia contida nos depósitos conhecidos. b) Por quantos anos os depósitos poderiam suprir a demanda de energia mundial, considerando que o consumo permaneça constante durante todo o período? c) Calcule o volume de metano, nas CNTP, necessário para aquecer 1,00 L de água de 20,0 oC até 90,0 oC à pressão constante. Desconsidere eventuais perdas de calor no processo. Considere o comportamento ideal dos gases. Dados: Hcombustão (CH4) = -802 kJ mol -1 OH2 d = 1,00 g mL-1 (20,0 C) 4CH d = 0,716 g L-1 (CNTP: 0 C e 1 atm) OH2 c = 4,184 J g-1 C-1 M(CH4) = 16,0 g mol -1 Gabarito: a) 1,12 x 1014 kg b) 14 anos c) 8,16 L 9ª LISTA - EXERCÍCIOS DE PROVAS ANTIGAS – Termoquímica Pg. 3/5 3a Questão A reação de combustão da sacarose, C12H22O11, com oxigênio está representada na equação abaixo. C12H22O11(s) + 12O2(g) → 12CO2(g) + 11H2O(l) Essa reação foi realizada dentro do recipiente A fechado, a pressão constante, que está imerso em 2,00 L de água no recipiente B do calorímetro representado abaixo. Considere que todo o calor produzido na reação em A foi transferido somente para a água em B. a) Uma amostra de 7,00 g de uma sacarose impura reagiu em A, produzindo um aumento de temperatura de 25,0 oC para 37,3 oC nos 2,00 L de água (recipiente B). Calcule a pureza da sacarose, em percentagem, considerando que as impurezas não reagem. Dados a 25 °C e 1 atm: Densidade da água = 1,00 g mL-1 Calor específico da água: c = 4,184 J oC-1 g-1 M(C12H22O11) = 342 g mol -1 Variação de entalpia padrão de formação: H° C12H22O11(s): -2222 kJ mol -1; CO2(g): -393,5 kJ mol -1; H2O(l): -285,8 kJ mol -1 Gabarito: a) 89,1 % 9ª LISTA - EXERCÍCIOS DE PROVAS ANTIGAS – Termoquímica Pg. 4/5 4a. Questão O ácido esteárico, C18H36O2, é um ácido graxo, ou seja, uma molécula com uma longa cadeia de carbonos e um grupo ácido na extremidade. Ele é encontrado em tecido animal como parte de muitas gorduras saturadas e é utilizado na produção de cosméticos, sabonetes e doces. Sua reação de combustão está representada na equação abaixo. C18H36O2(s) + 26O2(g) 18CO2(g) + 18H2O(g) a) Calcule o calor de combustão, Hcomb, em kJ mol -1, do ácido esteárico, a 1 atm e 25 °C. b) A informação nutricional contida na embalagem de uma barra de cereal afirma que esta contém 11,0 g de gordura. Calcule o calor liberado por essa quantidade de gordura, em kcal, supondo que toda gordura seja ácido esteárico. Dados a 25 °C: Hf CO2(g) = -393,5 kJ mol -1 Hf H2O(g) = -241,8 kJ mol -1 Hf C18H36O2(s) = -948 kJ mol -1 M(C18H36O2) = 284 g mol -1 1 cal = 4,184 J Gabarito: a) - 10487 kJ mol-1 b) 97,1 kcal 9ª LISTA - EXERCÍCIOS DE PROVAS ANTIGAS – Termoquímica Pg. 5/5 5a. Questão O ácido fórmico, HCOOH, é um ácido carboxílico fraco. A temperatura ambiente este ácido é líquido e possui densidade de 1,220 g mL-1. a) Calcule a variação de entalpia padrão, Ho, envolvida na decomposição de 1,0 mol de ácido fórmico (eq. 1) a partir dos valores de entalpias de formação e de mudança de estado físico (eqs. 2 a 5). HCOOH(l) CO(g) + H2O(g) (eq 1) C(s) + 1/2O2(g) CO(g) H o = -110,4 kJ mol-1 (eq. 2) H2(g) + 1/2O2(g) H2O(l) H o = -285,5 kJ mol-1 (eq. 3) H2(g) + O2(g) + C(s) HCOOH(l) H o = -408,8 kJ mol-1 (eq. 4) H2O(l) H2O(g) H o = +44,0 kJ mol-1 (eq. 5) b) Calcule a quantidade de calor, q, em kJ, envolvida na decomposição de 1000 mL de ácido fórmico em carbono, gás oxigênio e gás hidrogênio. c) Calcule o pH de uma solução aquosa 0,20 mol L-1 de ácido fórmico, sabendo que a variação de entalpia decorrente da ionização para esta solução foi de 0,22 J (eq. 6). Considere que a variação de entalpia envolvida na ionização de uma molécula deste ácido é 6,1 x 10-23 J. HCOOH(aq) + H2O(l) HCOO -(aq) + H3O +(aq) (eq. 6) Dados: M(HCOOH) = 46,0 g mol-1 Constante de Avogadro (NA) = 6,022 x 10 23 mol-1 Gabarito: a) + 56,9 kJ mol-1 b) 1,08 x 104 kJ c) 2,22
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