4a LISTA QG - Termoquímica

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QUI1972 - QUÍMICA GERAL B 
4ª LISTA - EXERCÍCIOS DE PROVAS ANTIGAS – Termoquímica 
 Pg. 1/5 
 
 
 
Este enunciado é referente às questões 1, 2 e 3. 
 
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 e que 
o comportamento dos gases é ideal. 
 
CH4(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(l) ∆H
o = -890,3 kJ mol-1 eq. 1 
C2H6(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(l) ∆H
o = -1559,7 kJ mol-1 eq. 2 
 
Dados: 
Calor específico da água (c) = 4,184 J ºC-1 g-1 
Densidade da água = 1,00 g mL-1 
 
1) Determine o calor liberado, em kJ, por um mol de gás natural. 
 
a) - 4,36 x 10 kJ mol-1 
b) - 8,903 x 102 kJ mol-1 
c) - 1,07 x 103 kJ mol-1 
d) - 1,5597 x 103 kJ mol-1 
 
 
2) Determine a fração em mol, x, do CH4 e C2H6 no gás natural. 
 
a) x(CH4) = 0,74; x(C2H6) = 0,26 
b) x(CH4) = 0,36; x(C2H6) = 0,64 
c) x(CH4) = 0,20; x(C2H6) = 0,80 
d) x(CH4) = 0,26; x(C2H6) = 0,74 
 
3) Determine 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. 
 
a) 190 mL 
b) 0,191 mL 
c) 131 mL 
d) 0,132 mL 
 
 
 
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Este enunciado é referente às questões 4, 5 e 6. 
 
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 = 1 EJ = 1018 J). Atualmente, o 
consumo de energia global anual é de 4,0 x 1020 J. Considere o comportamento ideal dos 
gases. 
 
Dados: 
Hcombustão (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 
 
4) Calcule a massa de metano, em kg, capaz de gerar toda energia contida nos depósitos 
conhecidos. 
 
a) 8,00 x 1012 kg 
b) 1,12 x 1014 kg 
c) 1,12 x 1017 kg 
d) 8,00 x 1015 kg 
 
 
5) Por quantos anos os depósitos poderiam suprir a demanda de energia mundial, 
considerando que o consumo permaneça constante durante todo o período? 
 
a) 7 anos 
b) 10 anos 
c) 14 anos 
d) 19 anos 
 
 
6) 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. 
 
a) 5,86 L 
b) 8,18 x 10-3 L 
c) 4,20 L 
d) 8,18 L 
 
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7) A reação de combustão da sacarose, C12H22O11, com oxigênio está representada na 
equação abaixo. 
 
C12H22O11(s) + O2(g) → CO2(g) + H2O(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. 
 
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 
Variação de entalpia padrão de formação: 
H°(C12H22O11(s)) = - 2222 kJ mol-1 
H°(CO2(g)) = - 393,5 kJ mol-1 
H°(H2O(l)) = - 285,8 kJ mol-1 
 
a) 12,1 % 
b) 44,0 % 
c) 63,9 % 
d) 89,1 % 
 
 
 
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Este enunciado é referente às questões 8 e 9. 
 
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) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g) 
Dados a 25 °C: 
Hf CO2(g) = -393,5 kJ mol-1 
Hf H2O(g) = -241,8 kJ mol-1 
Hf C18H36O2(s) = -948 kJ mol-1 
1 cal = 4,184 J 
 
8) Calcule o calor de combustão, Hcomb, em kJ mol-1, do ácido esteárico, a 1 atm e 25 °C. 
 
a) 313 kJ mol-1 
b) - 10487 kJ mol-1 
c) - 1583 kJ mol-1 
d) - 12383 kJ mol-1 
 
9) 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. 
 
a) 405 kcal 
b) 2,89 kcal 
c) 96,9 kcal 
d) 479 kcal 
 
 
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Este enunciado é referente às questões 10, 11 e 12. 
 
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. 
 
10) 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
2
O2(g) → CO(g) H
o = - 110,4 kJ mol-1 eq. 2 
H2(g) +
1
2
O2(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 
 
a) 56,9 kJ mol-1 
b) 12,9 kJ mol-1 
c) 75,9 kJ mol-1 
d) 508,9 kJ mol-1 
 
 
11) Calcule a quantidade de calor, q, em kJ, envolvida na decomposição de 1000 mL de 
ácido fórmico em carbono, gás oxigênio e gás hidrogênio. 
 
a) 1,084 x 104 kJ 
b) 1,084 x 101 kJ 
c) 1,51 x 103 kJ 
d)1,51 kJ 
 
12) 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 
 
a) 6,00 
b) 6,10 
c) 2,22 
d) 5,87