EXERCÍCIOS DE TERMODINÂMICA

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Exercícios Termoquímica
1ª Questão. Sejam dadas as seguintes equações termoquímicas:
I. Cu(s) +1/2 O2(g)			CuO(s)		(H = - 37,6 kcal/mol
II. C(s) +1/2 O2(g)			CO(g)		(H = - 26,0 kcal/mol
III. 2 Al(s) +3/2 O2(g)			Al2O3(s)	(H = - 400,0 kcal/mol
IV. 2 Au(s) +3/2 O2(g)		Au2O3(s)	(H = + 20,0 kcal/mol
V. F2(g) +1/2 O2(g)			F2O(g)		(H = + 5,0 kcal/mol
Nas condições citadas, a equação que representa a reação mais exotérmica é:
a) I		b) II		c) III		d) IV		e) V
2ª Questão. A síntese de alimentos no ambiente marinho é de vital importância para a manutenção do atual equilíbrio do sistema Terra. Nesse contexto, a penetração da luz na camada superior dos oceanos é um evento fundamental. Ela possibilita, por exemplo, a fotossíntese, que leva à formação do fitoplâncton, cuja matéria orgânica serve de alimento para outros seres vivos.
A equação química abaixo, não-balanceada, mostra a síntese do fitoplâncton. Nessa equação o fitoplâncton é representado por uma composição química média.
CO2 + NO3-1 + HPO4-2 + H2O + H1+			C106H263O110N16P + 138 O2
a) De acordo com as informações do enunciado, a formação do fitoplâncton absorve ou libera energia? Justifique.
b) Além da produção de alimento, que outro benefício formação do fitoplâncton fornece para o sistema Terra?
3ª Questão. Dados os gráficos abaixo, indique o tipo de reação que representam - exotérmica ou endotérmica - e calcule o (H, em cada caso.
4ª Questão. Relativamente à reação a seguir:
1 CaCO3(s)		1 CaO(s) + 1 CO2(g) 		H = +42 kcal/mol,
a) indicar o sentido da troca de calor entre sistema e vizinhanças;
b) calcular a quantidade de calor trocado por um sistema no qual são obtidos 224 g de óxido de cálcio, CaO(s).
5ª Questão. Na transformação alotrópica que ocorre no aparelho comercialmente conhecido como ozonizador tem-se:
3 O2(g)			2 O3(g) 	(H = +68 kcal
Tal reação é endotérmica ou exotérmica? Qual é a quantidade de calor envolvida na transformação de 1 grama de O2(g) em O3(g)?
6ª Questão. As questões a seguir se referem às reações abaixo
1. 1 Pb(s) + ½ O2(g)		 1 PbO(s) vermelho 	(H = -52,3 kcal
2. 1 Pb(s) + ½ O2(g)		 1 PbO(s) amarelo	(H = -51,8 kcal
a) Entre os composto os PbO(s) vermelho e PbO(s) amarelo, qual é o mais energético ?
b) Qual das reações, 1 ou 2, deve ocorrer primeiro?
c) Qual das reações, 1 ou 2, é mais espontânea?
7ª Questão. Em fogos de artifício contendo pólvora branca, o rastro de luz branca formado na propulsão dos fogos deve-se à queima do alumínio metálico em pó, que libera luz e calor conforme a equação termoquímica:
2 Al(s)	+	3/2 O2(g)			1 Al2O3(s)		(H = -1 653 k
Qual quantidade de calor desprendida na queima de 2,0 g de alumínio, Al(s) (27 g/mol), em kJ?
8ª Questão. O calor liberado na combustão de um mol de metano, CH4(g), é 212 kcal. Quando 80 gramas de CH4(g) (16 g/mol), são queimados, a energia liberada em kcal, é?
9a Questão: É comum o cozinheiro utilizar-se do bicarbonato de sódio (NaHCO3) para apagar chamas causadas pela combustão da gordura. Quando lançado sobre as chamas, o sal decompõe-se, originando gás carbônico, que abafa ainda mais a chama. A equação de decomposição do bicarbonato de sódio e as entalpias-padrão de formação (ΔH) das substâncias envolvidas estão representadas a seguir.
2NaHCO3 (s) → Na2CO3(s) + H2O(l) + CO2(g)
ΔH (CO2, g) = − 393,5 kJmol-1 	ΔH (NaHCO3, s) = − 947,7 kJ mol-1
ΔH (H2O, l) = − 285,9 kJ mol-1	 ΔH (Na2CO3, s) = − 1131,0 kJ mol-1
A) Calcule a entalpia final da equação e diga se é endotérmica ou exotérmica. 
10a Questão: Para cada uma das equações abaixo, determine o valor de ΔG0 e diga se a equação é espontâneo ou não espontânea.: 
A) N2(g) + 3 Fe(g)		2 NF3(g)		ΔH0 = - 249 KJ mol-1,		 ΔS0 = -278 JK-1mol-1
B) N2(g) + 3 Cl(g)		2 NCl3(g)		ΔH0 = 460 KJ mol-1	, 	ΔS0 = - 275 JK-1mol-1
11a Questão: Calcule o valor de ΔSo para as seguintes transformações e diga se há aumento ou diminuição da entropia: (1,5 ponto)
A) Fe2O3(s) + 3CO(g)		2Fe(s) + 3CO2(g)
B) Fe2O3(s) + 2Al(s)		Al2O3(s) + 2Fe(s)
Fe2O3(s)= 90,0 J K-1 mol-1 			CO2(g)= 213,6 J K-1 mol-1 
CO(g)= 197,6 J K-1 mol-1 			Al(s)= 28,3 J K-1 mol-1 
Fe(s)= 27,2 J K-1 mol-1 			Al2O3(s)= 51,0 J K-1 mol-1 
12a Questão: Diga se cada uma das afirmativas abaixo é verdadeira ou falsa, justifique sua resposta: (0,5 ponto)
a) A entropia do sistema aumenta em todas as transformações espontâneas.
b) A entropia de uma substância aumenta na passagem do estado sólido ao estado líquido em qualquer temperatura.
13ª Questão: Indique se cada um dos processos é exotérmico ou endotérmico. 
a) H2O(l)		H2O(s) + calor (solidificação da água)
b) C2H5OH(l) + 3 O2(g)		2 CO2(g) + 3 H2O(v) + calor (combustão do álcool etílico)
c) C6H6(l) + calor		C6H6(v) (vaporização do benzeno) 
d) CaCO3(s) + calor		CaO(s) + CO2(g) (decomposição do carbonato de cálcio)
e) HCl(aq) + NaOH(aq)		NaCl(aq) + H2O(l) + calor (reação de neutralização)
14a Questão: Nos Estados Unidos em 1947, a explosão de um navio carregado do fertilizante nitrato de amônio (NH4NO3) causou a morte de 500 pessoas. A reação ocorrida pode ser representada pela equação:
2NH4NO3(s)			2N2(g) O2(g) + 4H2O(l)		ΔH = - 411,2 kJ
Nesse processo, quando há decomposição de 1 mol do sal (nitrato de amônio) ocorre:
a) liberação de 411,2 kJ.				d) absorção de 205,6 kJ.
b) absorção de411,2 kJ.				e) liberação de 205,6 kJ.
c) liberação de 305,6 kJ.
15a Questão: Calcule o valor de ΔS para as seguintes transformações e diga se há aumento ou diminuição da entropia:
A) 2 C2H2(g) + 5O2(g)			2CO2(g) + 2H2O(g)
B) 4Al(s) + 3O2(g)			2Al2O3(s)
C2H2(g)= 200,8 J K-1 mol-1 			H2O(g)= 188,7 J K-1 mol-1 
O2(g)= 205,1 J K-1 mol-1 			Al(s)= 28,3 J K-1 mol-1 
CO2(g)= 213,6 J K-1 mol-1 			Al2O3(s)= 51,0 J K-1 mol-1 
16a Questão: Se num processo químico os produtos possuírem menor energia que os reagentes, a reação será exotérmica ou endotérmica? Explique, demonstrando a variação de entalpia.
17) - Calcule a entalpia, entropia e a energia livre de Gibs para as reações abaixo e diga se são: endotérmica ou exotérmica, se a entropia aumente ou diminui e se a reação é espontânea ou não.
a) C(graifte) + 3H2(g) + ½ O2(g)			C2H6O(l)
b) S(rômbico) + O2(g)			SO2(g)
	
	H= kJ mol-1
	S= J K-1mol-1
	C(graifte) 
	0
	5,69
	H2(g)
	0
	130,6
	O2(g)
	0
	205,1
	C2H6O(l)
	- 277,6
	34,0
	S(rômbico) 
	0
	255,1
	SO2(g)
	- 296,8
	248
Gabarito
1) item c
2) 
a) Para a formação do fitoplâncton, é fundamental a penetração da luz solar, desse modo a reação ocorre com absorção de energia (é endotérmica).
b) Na formação do fitoplâncton ocorre absorção de gás carbônico, CO2(g), presente na atmosfera e liberação de gás oxigênio, O2(g). O O2(g) é fundamental ao processo de respiração de seres vivos aeróbicos. O CO2(g) é um dos responsáveis pelo aumento do efeito estufa. Desse modo, quanto maior a formação do fitoplâncton, menor a quantidade de CO2(g) na atmosfera, o que atenua o aquecimento global (uma das causas do aumento do efeito estufa).
3) 
a) (H = Hp - Hr ; (H = -30 -80 = 		(H = - 110 kcal	reação exotérmica (libera energia)
b) (H = Hp - Hr ; (H = 70 - 20 = 		(H = + 50 kcal	reação endotérmica (absorve energia)
4) 
a) Como a reação é endotérmica (absorve energia), o sentido do calor é da vizinhança para o sistema.
b) Óxido de cálcio = 56 g/mol.
56 g de CaO(s)		42 kcal
224 g de CaO(s)		x
	
x = 224 . 42	~	x = 168 kcal
 56
5) A reação é endotérmica (absorve energia), pois o valor de (H é positivo.
O2 = 32 g/mol e O3 = 48 g/mol.
3 . 32 g de O2(g)		68 kcal
1 g de O2(g)		x
x =1.68
 3 . 32		x = 0,71 kcal
6) 
a) O mais energético é o PbO(s) amarelo.
b) A reação 1 deve ocorrer primeiro, pois é mais exotérmica,isto é, libera maior quantidade de energia.
c) A reação 1, por ser mais exotérmica, é também a mais espontânea.
7) 2 . 27 g de Al(s)		- 1653 kj
 2,0 g de Al(s)			x
x = 2,0 . - 1653
 2 . 27			x = - 61,2 kj
8) 16 g de CH4(s)		212 kcal
 80 g de CH4(s)		x
x = 80 . 212
 16			x = 1060 kcal
9) (H= [(-1131,0) + (-285,9) + (-393,5)] - [2x(-947,7)]
(H= +85 kJmol-1, reação endotérmica.
10) (G= (H - T(S
(G= -249x103 - [298x(-278)]
(G= 541.950J ou (G=542KJ
11)
a) (S [(2x27,2) + (3x213,6)] - [(1x90,0) + (3x197,6)]
(S= +12,4J K-1 mol-1, aumenta entropia.
b) S [(51,0) + (2x27,2)] - [(1x90,0) + (2x28,3)]
(S= -41,2J K-1 mol-1, diminui a entropia.
12)
a) Verdadeira, pois nas reações espontâneas há um aumento da desordem do sistema
b) Verdadeira, pois do estado sólido para o líquido há uma desorganização das moléculas, independente da temperatura.
13)
 a) exotérmica
b) exotérmica
c) endotérmica
d) endotérmica
e) exotérmica
14) e
15)
a) ΔS= [(2x213,6) + (2x188,7)] - [(2x200,8) + (5x205,1)]
ΔS=-622,5J K-1 mol-1, diminui a entropia
b) ΔS= [(2x51,0)] - [(4x28,3) + (3x205,1)]
ΔS=-626,5J K-1 mol-1, diminui a entropia
16) A reação será exotérmica, pois ΔH=Hf - Hi, logo Hf < Hi a reação sempre terá ΔH < 0.
17)
a) 
ΔH= - 277,6KJmol-1, reação exotérmica.
ΔS=- 465,99Jk-1mol-1, a entropia diminui.
ΔG=138.734,98J ou 138,7KJ, reação não espontânea.
b) 
ΔH= - 296,8KJmol-1, reação exotérmica.
ΔS=- 212,2Jk-1mol-1, a entropia diminui.
ΔG= - 233.564,6J ou - 233,6KJ, reação espontânea.
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