22 Termoquimica

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��� - 2009 -
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PROGRAMA DE REVISÃO INTENSIVA PARALELA
“RUMO AO VESTIBULAR”
	Disciplina
	Tema
	Professor
	Natureza
	Dia / Mês / Ano
	Código Sequencial
	Química
	Termoquímica
	Regina
	Rumo ao Vestibular
	
	Aula 21
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Termoquímica
1 - Sistema e vizinhança
Chamaremos de sistema à reação química em estudo, e vizinhança, o ambiente ao redor do sistema. A vizinhança engloba o recipiente onde está ocorrendo a reação, o ar nas proximidades, a mão do operador, se este estiver segurando o recipiente e outro meio material em contato com o recipiente.
2 - Trocas de energia entre o sistema e a vizinhança
Uma reação química pode ocorrer com liberação de calor. Neste caso, o calor liberado estaria sendo transferido para a vizinhança, provocando uma elevação na temperatura do recipiente, do ar e do meio material em contato com o recipiente.
3 - Reação exotérmica e endotérmica
O processo será exotérmico, quando liberar calor para a vizinhança; e será endotérmico quando absorver calor da vizinhança. No primeiro caso, a temperatura da vizinhança irá aumentar e no segundo, diminuir.
	Substância
	Hm (kcal/mol)
	Substância
	Hm (kcal/mol)
	CH4(g)
	-17,9
	C2H5OH(l)
	-66,4 
	C2H2 (g)
	+54,2
	HBr(g)
	-8,7
	C2H6(g)
	-20,2
	HCl(g)
	-22,1
	C3H8(g)
	-24,8
	H2O(g)
	-57,8
	C4H10(g)
	-29,8
	H2O(l)
	-68,3
	CO(g)
	-26,4
	H2O2(l)
	-44,8ol
	CO2(g)
	-94,1
	NH3(g)
	-11,0
4 - Calorimetria
O calor liberado ou absorvido em uma reação pode ser determinado através da variação de temperatura ocorrida na vizinhança, usando-se a equação: Q = m.c.ΔT,
onde: Q é o calor recebido ou cedido,
c é calor especifico da substancia que esta recebendo ou cedendo calor (cH20 = 1 cal.g-1 oC-1)
ΔT é a variação da temperatura. Se ΔT for maior que zero, significa que a vizinhança recebeu calor do sistema, e caso contrario, a vizinhança cedeu calor ao sistema.
Exemplo: "Qual o calor recebido por 100 g de água,sabendo-se que a temperatura passou de 25 oC para 40 oC?
Resolução: ΔT = Tf – Ti = 40 – 25 = 15 oC
m = 100 g
c = 1 cal,g-1.oC-1
Q = m.c.ΔT 
Q = 100.1.15
Q = 1500 cal ou 1,5 kcal
5 - Entalpia (H)
O conteúdo de calor de um sistema não pode ser medido, mas a variação de calor sofrida em uma reação química, pode ser medida pela calorimetria. Quando o processo se realiza à pressão constante, recebe o nome de "variação de entalpia". Assim, entalpia é o conteúdo energético de um sistema quando este sofre uma transformação à pressão constante.
ΔH = Hf - Hi
Por definição, a entalpia de substância simples, na forma alotrópica mais comum e a 25 oC e 1 atm, é zero.
Exemplos: H(H2) = 0 cal;
H(O2) = 0 cal;
HC(grafite) = 0 cal
Em uma reação exotérmica, o conteúdo de calor final é menor que o inicial, e portanto o ΔH é negativo; já na reação endotérmica, o ΔH é positivo.
ΔH< 0: reação exotérmica 
ΔH> 0: reação endotérmica
6 - Entalpia molar (Hm)
É a razão entre a entalpia de uma substância e a quantidade de matéria da substância.
Hm = H/n
A seguir, temos os valores de entalpia molar de algumas substâncias:
7 - Calor de reação
É a variação de entalpia de uma dada reação, de acordo com o balanceamento proposto, tomados como quantidades molares. 
Exemplo 1: Qual o calor da reação:
2HI(g) + CI2(g) ( 2HCI(g) + I2(s)?
Resolução: ΔH = Hf - Hi.
ΔH = [2.( – 22,1) + 0] – [2 . 6,2 + 0]
ΔH = – 44,2 – 12,4 
ΔH = – 56,6 kcal
Exemplo 2: Calcular o calor liberado ou absorvido na decomposição de 20,4 g de água oxigenada, de acordo com a equação : 2H2O2(l) ( 2H2O(l) + O2(g)
Resolução: ΔH = Hf -Hi
ΔH = [2.( – 68,3) + 0] – [2.( – 44,8)]
ΔH = – 136,6 + 89,6
ΔH = – 47,0 kcal
Esse calor é liberado quando reagem 2 mol de H2O2, assim temos:
34 g 	-47,0 kcal
20,4 g 	 x
x = – 28,2 kcal
A decomposição de 20,4 g de H2O2 libera 28,2 kcal.
8 - Calor de formação
É a variação de entalpia da reação de síntese total de um mol da referida substância.
Exemplo: "Qual é o calor de formação da amônia?"
Resolução: Inicialmente, devemos escrever a equação de síntese total da amônia:
N2(g) + 3H2(g) ( 2NH3(g)
A seguir, devemos calcular o calor da reação:
ΔH = Hf – Hi
ΔH = [2.( –11,0)] – [0 + 3.0]
ΔH = – 22,0 kcal
O calor liberado nessa reação, corresponde à formação de 2 mol de NH3. O calor de formação deve ser para 1 mol. Assim temos que o calor de formação da amônia é – 11,0 kcal por mol de NH3.
9 - Calor de combustão
É a variação de entalpia da reação de combustão de um mol do referido combustível, onde a água produzida, deve estar no estado liquido.
Exemplo: Qual o calor de combustão do acetileno?
Resolução: Inicialmente, devemos escrever a equação: 
2C2H2(g) + 5 O2(g) ( 4CO2(g) + 2H2O(l)
A seguir, devemos calcular o calor da reação:
ΔH = Hf - Hi
ΔH = [4.( – 94,1) + 2.(-68,3)] – [2 . 54,2 + 5.0]
ΔH = -513 – 108,4
ΔH - – 621,4 kcal
Como o calor desta reação corresponde à combustão de 2 mol de C2H2, temos que o calor de combustão do acetileno é -310,7 kcal/mol de C2H2.
10 - Calor de dissolução
É a variação de entalpia devida à dissolução de um mol de soluto, em solvente suficiente para não se observar efeito térmico, após uma nova adição de solvente. Tal diluição, é chamada de diluição infinita.
Exemplo: calor de dissolução do NaOH = – 10,2 kcal
11 - Lei de Hess
A variação de entalpia de uma reação, depende apenas dos estados inicial e final.
Na prática, a lei de Hess é útil para encontrar o calor de uma dada reação, através dos calores de outras reações. Para isso, é preciso "ajeitar" as reações dadas, tal que somadas, membro a membro, resulte na reação desejada.
Exemplo: Calcular o calor da reação: 2SO2(g) + O2(g) ( 2SO3(g), sabendo-se que o calor de formação do SO2 é -71,0 kcal e o calor de formação do SO3 é – 94,4 kcal.
Resolução: Inicialmente, devemos escrever as equações referentes à formação:
S(s) + O2(g) ( SO2(g) 		ΔH = – 71 kcal
S(s) + 3/2O2(g) ( SO3(g) 	ΔH = – 94,4 kcal
A seguir, comparando as equações dadas com a equação desejada, verificamos que devemos multiplicar e inverter a primeira e multiplicar por 2 a segunda:
2SO2 ( 2S(s) + 2O2(g)		ΔH = + 142 kcal
2S(s) + 3O2(g) ( 2SO3(g) 	ΔH = – 188,8 kcal
Finalmente, devemos somar as duas equações, membro a membro:
2SO2(g) + O2(g) ( 2SO3(g)		ΔH = – 46,8 kcal
12 - Energia de ligação
É a variação de entalpia no processo de ruptura de um mol de ligações, de um determinado tipo, no estado gasoso.
Exemplo: H2(g) ( 2H(g)	ΔH = 104,2 kcal
Cl2(g) ( 2Cl(g)	ΔH = 57,9 kcal
Exemplo: Calcule o ΔH da reação:
C2H4 (g) + H2 (g) ( C2H6 (g)
Dadas as energias de ligação em kcal:
C = C	146,8 kcal/mol		C ― C	83,2 kcal/mol
C ― H	98,8 kcal/mol		H ― H	104,2 kcal/mol
ΔH = [4 . 98,8 + 146,8 + 104,2 ] – [ 6.(98,8) + 83,2]
ΔH = – 29,8 kcal
Exercícios conceituais
1. As entalpias molares do CH4(g), H2O(l) e CO2(g) valem, respectivamente: – 18 kcal/mol, – 68 kcal/mol e –94 kcal/mol, calcular o calor de combustão do metano.
a) – 212 kcal
b) – 180 kcal
c) 180 kcal
d) 212 kcal
e) nda
2. A gasolina, que pode ser representada pela fórmula do octano, tem massa especifica 704 g/L. Estimar a variação da entalpia quando se queima 28,5 litros de gasolina, partindo das energias de ligação:
0 = 0 (117 kcal); C = 0 (173 kcal); 0–H (111 kcal); C–C (83 kcal); C–H (99 kcal).
a) 165000 kcal
b) –165000 kcal
c) –423000 kcal
d) 423000 kcal
e) –211000 kcal
3. São processos endotérmico e exotérmico, respectivamente:
a) fusão e ebulição
b) solidificação e liquefação
c) condensação e sublimação; 
d) sublimação e fusão
e) vaporização e solidificação
4. A equação: H2(g) + 1/2O2(g)( H2O(l)
ΔH = – 68 kcal, representa:
I - calor de formação da água liquida
II - calor de combustão do hidrogênio gasoso
III - calor de combustão do oxigênio gasoso
IV - calor de decomposição do hidrogênio gasoso
São corretas as afirmações:
a) I e II
b) I e III
c) II e III
d) II e IV.
e) III e IV
5. Queimando-se 20,0 g de carvão, obteve-se um desprendimento de 140 kcal. Qual o teor (porcentagem de pureza) de carbono nesse carvão, sabendo-se que o calor de combustão do carbono a -96 kcal?
a) 90%
b) 95%
c) 87,5%
d) 82,5%
e) 80%
6. As entalpias molares do gás carbônico, água liquida, etanol e metanol valem, respectivamente, – 393 kJ/mol, – 242 kJ/mol, – 259 kJ/mol e – 283 kJ/mol. Qual a razão entre as entalpias de combustão do etanol e metanol?
a) 1,50
b) 1,87
c) 1,96
d) 2,01
e) 2,12
Exercícios avançados
1. Determine o calor de formação do H2SO4, sabendo que:
S + O2 ( SO2		(H = – 71 kcal
SO2 + ½ O2 ( SO3	(H = – 23 kcal
SO3 + H2O ( H2SO4	(H = – 31 kcal
H2 + ½ O2 ( H2O	(H = – 68 kcal
2. Um industrial descobriu um processo de obtenção de uma substância F a partir de uma substância A. Para verificar se sua produção é rentável, ele deseja saber quantas kcal/mol de A irá gastar nesse processo. Com base nas seguintes equações termoquímicas, calcule a energia gasta no processo:
A + B (C + D	(H = 65 kcal
E + B ( C	(H = 25 kcal
E + D ( F	(H = – 10 kcal
3. Quanto vale o calor da reação:
SO2 + NO2 ( SO3 + NO?
Sabe-se que:
½ N2 + O2 ( NO2		(H = + 8091 cal
½ N2 + ½ O2 ( NO		(H = + 21600 cal
S + 3/2 O2 ( SO3		(H = – 94450 cal
S + O2 ( SO2			(H = – 70960 cal
4. Calcule o (H para a combustão completa de 156 g de benzeno (C6H6), sabendo que os calores de formação são:
(H da água = – 68320 cal/mol
(H do gás carbônico = – 94050 cal/mol
(H do benzeno = +11729 cal/mol
5. Dadas as reações:
C2H5OH + 3 O2 ( 2 CO2 + 3 H2O	(H=– 327,6 kcal
CH3CHO + 5/2 O2 ( 2 CO2 + 2 H2O	(H = – 279 kcal
Qual o (H da reação:
C2H5OH + ½ O2 ( CH3CHO + H2O?
6. Calcular o (H da reação de combustão de 46 kg de C2H5OH sendo que são dadas as entalpias de formação do:
CO2			(H = – 94,1 kcal/mol
C2H5OH		(H = – 66,2 kcal/mol
H2O			(H = – 68,3 kcal/mol
7. Calcular o (H da reação: 
C2H4 + H2O ( C2H5OH
sabendo que:
O calor de combustão do C2H5OH é de – 1368 kJ/mol
O calor de combustão do C2H4 é de – 1410 kJ/mol
8. Calcular o (H de uma reação de combustão do etano (C2H6), sabendo que:
O calor de formação do etano é (H = – 20,2 kcal/mol
O calor de formação do dióxido de carbono é: (H=– 94,1 kcal/mol
O calor de formação da água líquida é (H = – 68,3 kcal/mol
9. Determine o (H de formação do metano (CH4), sabendo que:
O calor de combustão do carbono grafite é (H = –- 94,1 kcal/mol
O calor de formação da água é (H = – 68,3 kcal/mol
O calor de combustão do metano é (H = – 218,0 kcal/mol
10. Calcule o (H da transformação do óxido de ferro II (FeO) em óxido de ferro III (Fe2O3), segundo a equação:
2 FeO + ½ O2 ( Fe2O3
Dados o (H de formação do:
FeO: (H = – 64,04 kcal/mol
Fe2O3: (H = – 196,5 kcal/mol
11. Calcule o valor do (H para o processo:
3 C2H2 ( C6H6
sabendo que os calores de combustão do etino (C2H2) e do benzeno são:
Combustão do etino: (H = – 310,0 kcal/mol
Combustão do benzeno: (H = – 799,3 kcal/mol
12. Dados os calores de combustão das seguintes substâncias:
C2H4 : (H = – 337,3 kcal/mol
H2 : (H = – 68,3 kcal/mol
C2H6 : (H = – 372,8 kcal/mol
Calcule a variação de entalpia na hidrogenação do eteno, segundo a reação:
C2H4 + H2 ( C2H6
13. Calcule o calor de formação do CS2, considerando as equações de combustão do:
Carbono grafite: (H = – 94,1 kcal
S + O2 ( SO2: (H = – 70,2 kcal/mol
CS2 +3 O2 ( CO2 + 2 SO2 : (H = – 265 kcal
14. Dadas as equações:
C + O2 (CO2			(H = – 94,1 kcal/mol
H2 + ½ O2 ( H2O		(H = – 68,3 kcal/mol
2 C + 3 H2 + ½ O2 ( C2H5OH	(H = – 66,2 kcal/mol
Calcule a quantidade de calor desenvolvida na combustão completa de 46 kg de álcool etílico (C2H5OH).
15. O calor de combustão do eteno (C2H4) é (H= –337,2 kcal/mol. Que massa, em gramas, de eteno devemos queimar para obtermos 1753,44 kcal?
16. Dados os valores de (H de:
combustão do carbono: (H = – 94,1 kcal
combustão do hidrogênio: (H = – 68,3 kcal
Formação do C2H2: (H = 54,2 kcal
Calcular a quantidade de calor liberada na combustão completa de 104 g de acetileno (C2H2)
17. O calor de combustão do metano (CH4) é (H = –212,8 kcal. Que massa, em gramas, de metano devemos queimar para obtermos 18726,4 kcal?
18. Com as seguintes energias de ligação em kcal/mol:
C = C		146
C ≡ C		200
C – H		100
C – F		116
H – F		135
Qual é a energia total envolvida no processo?
HC ≡ CH + HF ( FHC = CH2
19. Conhecendo as seguintes energias de ligação no estado gasoso (em kcal/mol), qual é o (H da reação:
H2 + Cl2 ( 2 HCl
H – H		104
Cl – Cl		58
H – Cl		103
20. Dadas algumas energias de ligação em kcal.mol-1:
 C – C		82,6
C = C		145,8
C ≡ C		199,6
C – Cl		81
C – F		116
F – F		37
Cl – Cl		57,9
H – F		135
H – Cl		103,1
H – C		98,8
Utilizando as energias médias de dissociação, e considerando que a reação pode tomar dois caminhos diferentes, calcule a variação de entalpia para as reações 1 e 2.
(reação 1)		FC ≡ CH + HCl		(H = x
FClC=CH2
(reação 2)		ClC ≡ CH + HF		(H = y
21. Com base na tabela abaixo (dados em kcal/mol), determine o (H da seguinte equação:
3 Cl2 + 2 NH3 ( 6 HCl + N2
H – N		– 93
H – H		– 104
C – C		– 83
H – Cl		– 103
N – N		– 38
Cl – Cl		– 58
N ≡ N		– 225
22. Dadas as seguintes energias de ligação, em kJ/mol de ligação:
 N ≡ N	 950
 H – H	 430
 N – H	 390
Calcule o valor da energia térmica (em kJ por mol de NH3) envolvida no processo:
N2 + 3 H2 ( 2 NH3
23. Dada a reação:
C2H6 ( 1 (C–C) + 6 (C–H)	(H = 2826 kJ/mol
Sabendo que a energia de ligação do C – H é + 416, calcule a energia envolvida na ligação C–C
24. Calcule a energia envolvida na reação:
C4H10 + 13/2 O2 ( 4 CO2 + 5 H2O		(H = ?
Dadas as entalpias em kJ:
C – H		H = 412,5
C – C		H = 345,3
O = O		H = 497,8
C = O		H = 802,5
H – O		H = 462,3
Exercícios conceituais
1. A
2. B
3. E
4. A
5. C
6. C
Exercícios avançados
1. (H = – 193 kcal/mol
2. +30 kcal/mol de A
3. – 9981 cal
4. (H = – 1561978
5. 48,6 kcal
6. (H = –326,9 kcal/mol—da reação
(H = –326900 kcal/46 kg
7. 42 kJ/mol
8. (H = – 372,9 kcal/mol
9. – 12,7 kcal/mol
10. – 68,42 kcal
11. – 130,7 kcal/mol
12. – 32,8 kcal/mol
13. 30,5 kcal/mol
14. 326900 kcal
15. 145,6 g
16. – 310,7 kcal / mol e 1242,8 kcal / 104g de acetileno
17. 1408 g
18. – 27 kcal
19. – 44kcal
20. 1(x) = – 118,6 kcal/mol
 2(y) = – 83,6 kcal/mol
21. – 111 kcal
22. 50 kJ/mol de NH3
23. H = + 330 kJ/mol
24. 11043 – 8396,6 = – 2646,4 kJ/mol
H H
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