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2 química d apostila 02 Química D - Apostila 02 termoquímica Equação Termoquímica É a equação que indica a variação de entalpia associada a uma reação química, pois indica: ▪ os reagentes e os produtos; ▪ o calor de reação, isto é, o ∆H da reação; ▪ o estado físico dos reagentes e dos produtos; ▪ a temperatura e a pressão do sistema. Ex.: H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(l) ∆H= - 68Kcal (25°C, 1 atm) A equação termoquímica acima deve ser interpretada assim: Quando um mol de hidrogênio gasoso reage com o meio mol de oxigênio gasoso formando um mol de água líquida, temos libertação de 68 Kcal, se a reação for feita a 25°C e 1 atm. ENTALPIA está relacionado para o número de mols (coeficiente) da substância indicada. Entalpia de uma Substância ou Estado Padrão A entalpia de uma substância depende do estado físico, da temperatura, da forma alotrópica e da pressão. Convencionou-se que uma substância terá entalpia zero no estado padrão nas seguintes condições: ▪ Substância simples ▪ Pressão de 1 atm ▪ Estado físico mais comum ▪ Estado alotrópico mais estável (menos energético) ▪ Temperatura ambiente (25°C) Alguns estados alotrópicos: Grafite – C(n) → H = 0 C Diamante – C(n) → H > 0 Gás oxigênio – O2 → H = 0 C Ozônio – O3 → H > 0 Vermelho – P(n) → H = 0 P Branco – P4 → H > 0 Rômbico – S8 → H = 0 S Monoclínico – S8 → H > 0 Quando não são indicadas as temperaturas e a pressão de um processo o valor de ∆H fornecido refere-se às condições ambientes, ou seja, 25°C e 1 atm. Mudando o estado alotrópico de um elemento participante, também altera-se o valor de ∆H. Ex.: Cgraf + O2 (g) → CO2 ∆H = - 94,0 Kcal Cdiam + O2(g) → CO2 ∆H = - 94,5 Kcal TESTES 01.(PUC-PR) Diz-se que uma reação é endotérmica quando a soma das entalpias dos reagentes é: a) Maior que a soma das entalpias dos produtos; b) Menor que a soma das entalpias dos produtos; c) Igual à soma das entalpias dos produtos; d) Impossível prever; e) n.d.a. Processo exotérmico → ∆H negativo Ex.: C + O2 → CO2 ∆H = - 94 Kcal H2 + Cl2 → 2HCl ∆H = - 44 Kcal Processo endotérmico → ∆H positivo Ex.: ½N2 + O2 → NO2 ∆H = + 8 Kcal H2O(líquido) → H2O(vapor) ∆H = + 10,5 Kcal Para um processo químico, ∆H corresponde ao calor de reação, isto é, ao calor perdido ou recebido pela reação. Processo químico → ∆H é o calor da reação Esse fato pode ser demonstrado pela expressão: ∆H = HP - HR 3Química D - Apostila 02 química d apostila 02termoquímica 02.(UNICAMP-SP) Assinale a reação mais exotérmica entre as indicadas pelos gráficos: a) b) c) d) e) n.d.a. 03.(PUC-PR) Uma reação é exotérmica quando há: a) Libertação de calor; b) Absorção e liberação de calor; c) Absorção de calor; d) Nenhuma destas alternativas servem; e) As afirmativas a, b e c são corretas. 04.(UFSC-SC) As reações: I) A + B →C + 30 Kcal II) A + B – 20 Kcal → C III) A + B → C – 60 Kcal 01) São todas endotérmicas 02) São todas exotérmicas 04) I e II são endotérmicas 08) II é exotérmica 16) III é endotérmica 05.(SANTA CASA-SP) A maior parte da energia utilizada em todo o mundo provém de reações químicas. Reações químicas que fornecem energia são aquelas em que os reagentes: a) São mais energéticos que os produtos; b) Os produtos são energicamente equivalentes; c) Se transformam em produtos gasosos; d) Os produtos se apresentam no estado ativado; e) Apresentam maior número de moléculas do que os produtos. 06.(OSEC-SP) Analise as afirmativas abaixo: I) A entalpia (H) pode ser conceituada como a energia global de um sistema. II) Uma reação exotérmica apresenta ∆H positivo. III) O calor de reação de um processo químico pode ser dado por ∆H. a) Somente I é correta. b) Somente II é correta. c) Somente III é correta. d) As afirmativas I e II são corretas. e) As afirmativas I e III são corretas. 07.(SANTA CASA – SP) A equação termoquímica: CH4(g) → C(g) + 4 H(g) ∆H = + 1660 kJ/mol Indica uma reação: a) Exotérmica a pressão constante. b) Exotérmica a temperatura constante. c) Exotérmica a volume constante. d) Endotérmica a pressão constante. e) Endotérmica a volume constante. 08.(UEL) Esta questão apresenta três afirmativas que podem estar corretas ou incorretas. Responda-as, obedecendo ao seguinte código: A equação CuSO4(g) + 5H2O(g) → CuSO4 . 5H2O(g) ∆H = - 18,8 Kcal : Mol produto I) Exotérmico II) Em que a energia do produto é maior do que a energia dos reagentes. III) De formação de uma solução aquosa de sulfato de cobre II. a) Somente a afirmativa I é correta. b) Somente a afirmativa II é correta. c) Somente a afirmativa III é correta. d) Somente as afirmativas I e II são corretas. e) Somente as afirmativas II e III são corretas. 09.(SANTA CASA-SP) Qual das reações abaixo, no sentido indicado, libera maior quantidade de energia por mol de produto formado? a) 2C(s) + 4H2(g) + 1/2O2(g) → 2CH3OH ∆H = - 96 Kcal b) 9C(s) + H2O → C9H2O ∆H = - 66 Kcal c) 2C(s) + O2(g) → 2CO2(g) ∆H = - 52 Kcal d) 5I2(s) → 5I2(g) ∆H = + 75 Kcal e) 3O2(s) → 3O2(g) ∆H = + 68 Kcal 10.(UNB-PR) O fósforo P4 , exposto ao ar, queima espontaneamente para dar P4O10; a ∆H para essa reação é – 712 Kcal/mol de P4. A quantidade de calor produzida quando 2,48 g de fósforo são queimados é: (P = 31). a) 71,20 Kcal b) 10,40 Kcal c) 17,65 Kcal d) 14,24 Kcal e) n.d.a. 11.(ACAFE-SC) A combustão de um mol de grafite é representada por: C(grafite) + O2(g) → CO2(g) + 94 Kcal Qual a energia térmica requerida para dissociar 22g de CO2(g) em C(grafite) e O2(g) ? Dados: C = 12; O = 16. a) 94 x 22 Kcal b) 94/22 Kcal c) 94 x 2 Kcal d) 94/2 Kcal e) 94 x 22 Kcal 12.(FUVEST-SP) Na reação representada por: CH4(g) + 4Cl2(g) → CCl4(l) + 4 HCl(g) Há liberação de 108 kJ de energia térmica por mol de Cl2(g) formado. Nas mesmas condições, qual será a energia térmica liberada na formação de 73,0 g de HCl(g) ? (H = 1; Cl 35,5) a) 54 kJ 4 química d apostila 02 Química D - Apostila 02 termoquímica b) 108 kJ c) 162 kJ d) 216 kJ e) 432 kJ 13. Considere as transformações representadas a seguir: I) H2(g) → 2H(g) II) 2C4H10(g) + 13O2(g) → 8CO2(g) + 10H2O(l) III) 6CO2(g) + 6H2O(l) →C6H12O6(aq) + 6O2(g) IV) 92U 238 → 90Th 234 + 2He 4 São transformações exotérmicas: a) I e III. b) I e IV. c) II e III. d) I, II e III. e) II e IV. 14.(Fuvest-SP) A oxidação de açúcares no corpo humano produz ao redor de 4,0 quilocalorias por grama mar que, entre os hidrocarbonetos citados, aquele que, em sua combustão completa, libera a maior quantidade de energia por mol de CO2 produzido é o a) CH4 b) C2H2 c) C3H8 d) n-C4H10 15.(UFPI) O calor liberado na combustão de um mol de metano é 212 Kcal. Quando 80 gramas de metano são queimados, a energia liberada é: (Massa molar do CH4 = 16g mol -1) a) 400 Kcal b) 5300 Kcal c) 2650 Kcal d) 1400 Kcal e) 1060 Kcal 16.(FEEQ-CE) A queima de 1,0 Kg de metano (CH4) liberou 5,5 . 104 kJ. Com base neste dado, o calor da combustão de um mol de metano é da ordem de: (Massa molar do CH4 = 16g mol-1) a) 8,8 . 10-4 b) 8,8 . 10-3 c) 8,8 . 10-2 d) 8,8 . 102 e) 8,8 . 104 17.(UFPR) Considerando a equação química abaixo, bem como as massas atômicas do H (1,0) e do O (16), H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(I) + 68,6 Kcal É correto afirmar que: 01) 1,0 g de dihidrogênio reage com 8,0 g de dioxigênio para formar 9,0 g de água. 02) 1 mol de dihidrogênio reage com 0,5 mol de dioxigênio para formar 1 mol de água. 04) 6.1023 moléculas de dihidrogênio reagem com 3 .1023 moléculas de oxigênio. 08) Nas mesmas condições de temperatura e pressão, 2 litros de gás dihidrogênio para formar 2 litros de água no estado líquido. 16) A equação mostraque a reação produz calor. 18.(Unioeste) A termoquímica estuda as trocas de energia, na forma de calor, envolvidas nas reações químicas e nas mudanças de estado físico das substâncias. Com base nesses estudos, é correto afirmar que: 01) a reação N2 + O2 → 2NO, com ∆H=+43,2kcal, é uma reação endotérmica. 02) o ∆H (variação de entalpia) de um sistema depende dos estágios intermediários do sistema. 04) na reação exotérmica, a entalpia dos produtos é maior que a dos reagentes. 08) reações exotérmicas são aquelas que liberam calor. 16) a solidificação da água à temperatura constante é um processo endotérmico. 32) considerando a reação H2(g + 1/2O2(g) → H2O(l) ∆H = - 68,3 kcal, pode-se afirmar, em relação à formação de 1 mol de água, que há liberação de 68,3kcal e a reação é exotérmica. 19.(UFMG) Considere o seguinte diagrama de entalpia, envolvendo o dióxido de carbono e as subs-tâncias elementares diamante, grafita e oxigênio.Considerando esse diagrama, assinale a afirmativa FALSA. a) Transformação do diamante em grafita é exotérmica. b) A variação de entalpia na combustão de 1 mol de diamante é igual a -392 kJ mol -1. c) A variação de entalpia na obtenção de 1 mol de CO2(g), a partir da grafita, é igual a -394 kJ mol -1. d) A variação de entalpia na obtenção de 1 mol de diamante, a partir da grafita, é igual a 2 kJ mol -1. 5Química D - Apostila 02 química d apostila 02termoquímica 20.(UFPR) Para se minimizar o agravamento do efeito estufa, é importante considerar-se a relação entre a energia obtida e a quantidade de CO2 liberada na queima do combustível. Neste quadro, apresentam-se alguns hidrocarbonetos usados como combustíveis, em diferentes circunstâncias, bem como suas correspondentes variações de entalpia de combustão completa: Tendo-se em vista essas informações, é CORRETO afirmar que, entre os hidrocarbonetos citados, aquele que, em sua combustão completa, libera a maior quantidade de energia por mol de CO2 produzido é o a) CH4 b) C2H2 c) C3H8 d) n-C4H10 21. Observe o gráfico a seguir. O valor da entalpia de combustão de 1mol de SO2(g), em kcal, a 25°C e 1atm, é: a) -71. b) -23. c) +23. d) +71. e) +165. LEI DE HESS A entalpia de muitas reações químicas não pode ser determinada experimentalmente em laboratórios. Não é possível, por exemplo, determinar a entalpia de formação do álcool comum (etanol ou álcool etílico – C2H6O), pois não conseguimos sintetizá-lo a partir do carbono, hidrogênio e oxigênio. Assim, a entalpia desse tipo de reação pode ser calculada a partir da entalpia de outras reações, utilizando-se a Lei de Hess, estabelecida pelo químico suíço G. H. Hess, em 1840: LEI DE HESS: para uma dada reação, a variação da entalpia é sempre a mesma, esteja essa reação ocorrendo em uma ou em várias etapas. Assim, a variação da entalpia (∆H) em uma dada reação só depende dos estados inicial e final e é independente dos estados intermediários. Um exemplo simples da aplicação da Lei de Hess consiste na passagem de 1 mol de H2O(l) para o estado gasoso nas condições do estado padrão. Isso pode ser feito em uma única etapa: H2O(l) → H2O(g) ∆H = +44 kJ Poderíamos também obter H2O(g) em duas etapas: a) Decomposição de 1 mol de H2O(l), originando gás hidrogênio [H2(g)] e gás oxigênio [O2(g)] nas mesmas condições: H2O(1) → H2(g) + 1/2 O2(g) ∆H = +286 kJ b) Formação de 1 mol de H2O(g) a partir de gás hidrogênio e gás oxigênio: H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(g) ∆H = - 242 kJ Observe o que ocorre se somarmos os valores de ∆H nas duas etapas: H2O(l) → H2(g) + 1/2 O2(g) ∆H = + 286 kJ + H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(g) ∆H = - 242 kJ H2O(l) 1 H2O(g) ∆H = + 44 kJ O ∆H obtido também é igual à soma algébrica dos ∆H das duas etapas e a lei de Hess permite concluir, então, que o valor do ∆H do processo direto é a soma de todos os ∆H das etapas intermediárias: ∆H = ∆H1 +∆H2 + ....... Esse mesmo processo pode ser representado das seguintes maneiras: 6 química d apostila 02 Química D - Apostila 02 termoquímica Exemplo: (UNI-RIO) O elemento químico tungstênio, de símbolo W, é muito utilizado em filamentos de lâmpadas incandescentes comuns. Quando ligado a elementos como carbono ou boro, forma substâncias quimicamente inertes e duras. O carbeto de tungstênio, WC(s), é muito utilizado em ponteiras de ferramentas como perfuratrizes, esmeris, lixas para metais, etc. Essa substância pode ser obtida pela reação: C(grafite) + W(s) → WC(s) A partir das reações a seguir, calcule o DH de formação para o WC(s): W(s) + 3/2 O2(g) --> WO3(s) (ΔHcombustão = -840 KJ/mol) C grafita + O2(g) --> CO2(g) (ΔHcombustão = -394 KJ/mol) WC(s) + 5/2 O2(g) --> WO3(s) + CO2(g) (ΔHcombustão= -1196KJ/mol) a) – 19 kJ/mol b) – 38 kJ/mol c) – 2430 kJ/mol d) +38 kJ/mol e) +2430 kJ/mol Solução: Devemos trabalhar com as três equações cujos ∆H foram fornecidos, a fim de obter o ∆H da reação desejada: Para determinarmos o ∆H da reação desejada, devemos: a) manter I para termos W(s) no lado dos reagentes; b) manter II para termos Cgraf no lado dos reagentes; c) inverter III para termos WC(s) no lado dos produtos. Portanto, a alternativa correta é b. TESTES 22.(CEFET – PR) Dados os calores de reação nas condições padrões para as reações químicas abaixo: H2(g) + 1/2O2(g) H2O(ℓ) ΔHº = – 68,3 kcal C(s) + O2(g) CO2(g) ΔHº = – 94,0 kcal C2H2(s) + 5/2O2(g) 2CO2(g) + H2O(ℓ) ΔHº = – 310,6 kcal Pode-se afirmar que a entalpia padrão do acetileno, em kcal/ mol é: a) –310,6 b) –222,5 c) –54,3 d) +54,3 e) +222,5 23. Aplicando a Lei de Germain Henry Hess, suíço de nascimento, que estudou os fenômenos termoquímicos, determine o DH para a reação abaixo: 3 C(graf.) + 4 H2 (g) → 1C3H 8 (g) conhecendo-se as seguintes equações termoquímicas: 1. C(graf.) + O2(g) → 1CO2(g) ∆H0 = -94,0 kcal 2. H2(g) + 1/2 O2(g) →1 H2O(l) ∆H0 = -68,3 kcal 3. C3H8(g) + 5O2(g) →1 3CO2(g)+ 4H2O(l) ∆H0 = -531,10 kcal O valor encontrado está representado na alternativa: a) + 24,10 kcal b) – 24,10 kcal c) + 368,80 kcal d) – 368,80 kcal e) – 20,10 kcal 24.(Unicamp-SP) Grafita e diamante são formas alotrópicas do carbono, cujas equações de combustão são apresentadas abaixo: C(gr) + O2(g) → CO2(g) ; ∆H = - 393,5 kJ mol-1 C(d) + O2(g) → CO2(g) ; ∆H = -395,4 kJ mol-1 a) Calcule a variação de entalpia necessária para converter 1,0 mol de grafita em diamante. b) Qual a variação de entalpia envolvida na queima de 120g de grafita? (Massa molar do C = 12 g mol-1) 7Química D - Apostila 02 química d apostila 02termoquímica 25.(Fuvest-SP) Tanto o gás natural como o óleo diesel são utilizados como combustíveis em transportes urbanos. A combustão completa do gás natural e do óleo diesel liberam, respectivamente, 9 x 102 kJ e 9 x 103 kJ por mol de hidrocarboneto. A queima desses combustíveis contribui para o efeito estufa. Para igual energia liberada, quantas vezes a contribuição do óleo diesel é maior que a do gás natural? Considere: Gás natural =CH4 - Óleo diesel = C14H30 a) 1,1 b) 1,2 c) 1,4 d) 1,6 e) 1,8 Obs: A combustão completa desses combustíveis é caracterizada pela reação com O2, produzindo CO2 e H2O. 26.(PUC-SP) Calcule o calor padrão de combustão do propano, C3H8, em quilocalorias por mol de propano. C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(g) Dados: ∆H1 (kcal . mol -1) Dados: C3H8(g) = -24,8 Dados: H2O(g) = -57,8 Dados: CO2(g) = -94,0 27.(UFPI) São dados os calores de formação (∆) das seguintes substâncias: CH4: -74 kJ mol -1 CO2: - 396 kJ mol -1 H2O: - 287 kJ mol -1 O calor liberado quando 1 litro de metano, medido nas CNTP, é queimado de acordo com a equação: CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O é: (volumemolar nas CNTP = 22,4 L) a) 20 kJ b) 25 kJ c) 40kJ d) 45 kJ e) 60 kJ 28.(Cesgranrio-RJ) Considere: ∆H de formação do CO2(g) = - 94,1 kcal ∆H de formação de H2O (I) = -68,3 kcal ∆H de formação da sacarose = -531,5 kcal Assim, a energia liberada, em kcal, pela oxidação de 1 mol de sacarose, segundo o processo: C12H22O11 + 12 O2(g) → 12CO2(g) + 11H2O(I) Será: a) 531,5 b) 751,3 c) 1 349,0 d) 693,9 e) 1 129,2 29.(PUC-MG) A reação de combustão do benzeno está representada a seguir: C6H6 + 15/2O2 → 6 CO2 + 3 H2O ∆H = -780 kcal (Massa molar do C6H6 = 78 g mol -1) Na queima de 7,8 g do benzeno, a energia liberada será: a) 0,78 kcal b) 7,8 kcal c) 78 kcal d) 780 kcal e) 7800 kcal ENERGIA DE LIGAÇÃO Energia de ligação é a energia absorvida na quebra de 1 mol de ligações, no estado gasoso, a 25°C e 1 atm. Veja alguns exemplos: a) 1 H – H(g) → H(g) + H(g) ∆H = + 436 kJ A quebra de 1 mol de ligações H - H(g) absorve 436 kJ; dizemos, então, que sua energia de ligação é igual a + 436 kJ/mol. b) Cl – Cl(g) → Cl(g) + Cl(g) ∆H = +242,6 kJ 8 química d apostila 02 Química D - Apostila 02 termoquímica Como a energia liberada é maior que a energia absorvida, essa reação é exotérmica (∆H < 0). O valor absoluto pode ser calculado pela diferença entre o maior e o menor valor de energia. No caso: Valor maior - Valor menor 863,6 678,6 = 185 kJ Assim: H2(g) + Cl2(g) → 2 HCl(g) ∆H = - 185 kJ ENTROPIA(S) Entropia é a medida do grau de desordem de um sistema. É uma grandeza física que está relacionada com a Segunda Lei da Termodinâmica e que tende a aumentar naturalmente no Universo. A “desordem” não deve ser compreendida como “bagunça” e sim como a forma de organização das moléculas no sistema. O conceito de entropia às vezes é aplicado em outras áreas de conhecimento com esse sentido de desordem, que mais se aproxima do senso comum. Um exemplo simples para entender a desordem das moléculas em um sistema é o gelo que derrete. As moléculas no estado sólido estão mais próximas e têm menor possibilidade de movimentação, portanto elas estão mais organizadas. No entanto, na mudança para o estado líquido, as moléculas irão ganhar cada vez mais liberdade para se movimentar e com isso se tornarão cada vez mais desorganizadas. Essas mudanças de estado físico estão relacionadas com energia na forma de calor. Desse modo, a tendência natural é de aumentar a desordem das moléculas, o que significa um aumento da entropia. Podemos dizer então que nos sistemas: ΔS >0, onde S é entropia. Em resumo, teremos: ΔS >0 - Sistema espontâneo ΔS <0 – Sistema não espontâneo Unidade possível: Kcal / K.mol ENERGIA LIVRE DE GIBBS A energia livre de Gibbs (ΔG) é uma grandeza que foi determinada pelo físico, matemático e químico norte- americano Josiah Wliiard Gibbs no ano de 1883. Gibbs desenvolveu essa grandeza com o intuito de prever a espontaneidade de uma reação química.Gibbs descobriu que, quando uma reação química espontânea ocorre, parte da energia liberada (reação exotérmica) sempre é utilizada para reorganizar o sistema (reorganizar os átomos). Essa parte de energia depende da temperatura (T) e do nível de desorganização dos átomos (ΔS).A partir disso, Gibbs concluiu que a entalpia (energia liberada durante a reação), a entropia e a temperatura são os fatores determinantes para prever a espontaneidade de uma reação.Assim, podemos definir a energia livre de Gibbs (ΔG) como a energia útil (Trabalho), de um sistema que resulta da diferença entre a entalpia e a entropia (esta multiplicada pela temperatura), o que resulta na seguinte equação matemática: ΔG = ΔH – T. ΔS Unidades da energia livre de Gibbs • Joule (J), Quilojoule (KJ) • Caloria, Quilocaloria (Kcal) Resumo: ΔG>0 reação não espontânea ΔG<0 reação espontânea ΔG=0 reação em equilíbrio TESTES 30. Dadas as energias de ligação em kcal/mol: H – H ................. 104 Br – Br ............... 46 H – Br ................ 87 Podemos prever que o valor de ∆H para o processo: H2(s) + Br2(g) → 2 HBr Será igual a: a) –12 kcal/mol de HBr. b) –24 kcal/mol de HBr. c) +12 kcal/mol de HBr. d) +24 kcal/mol de HBr. e) 324 kcal/mol de HBr. 31.(Fatec-SP) Calcule a energia envolvida na reação: 2 HI(g) + Cl2(g) → I2(g) + 2 HCl (g) Expresse o resultado em kcal/mol de HI(g) Indique se a reação é exotérmica ou endotérmica. Dados: Tipo de ligação Energia de ligação (Kcal/mol) H – Cl 103 H – I 71 Cl – Cl 58 I – I 36 32.(MACK-SP) Calcule a variação de entalpia na reação 2 HBr(g) + Cl2(g) → 2 HCl (g) + Br2(g) conhecendo as seguintes energias de ligação (todas nas mesmas condições de pressão e temperatura): H – Br 87,4 kcal/mol Cl – Cl 57,9 kcal/mol H – Cl 103,1 kcal/mol Br – Br 46,1 kcal/mol a) + 232,7 kcal b) –149,2 kcal c) +19,6 kcal d) +145,3 kcal e) –19,6 kcal 9Química D - Apostila 02 química d apostila 02termoquímica 33.(ENEM) Considere as supostas variações de entropia (ΔS) nos processos abaixo: I. cristalização do sal comum (ΔS > 0) II. sublimação da naftalina (naftaleno) (ΔS > 0) III. mistura de água e álcool (ΔS < 0) IV. ferro (s) ferro (l) (ΔS > 0) V. ar ar comprimido (ΔS < 0) As variações de entropia indicadas nos processos que estão corretas são: a) I, III e IV. b) III, IV e V. c) II, III e V. d) I, II e IV. e) II, IV e V. 34. Metano, o principal componente do gás natural, é um importante combustível industrial. A equação balanceada de sua combustão está representada na figura adiante. Consideram-se, ainda, as seguintes energias de ligação, em kJmol -1: E(C – H) = 416 E(C = O) = 805 E(O = O) = 498 E(O – H) = 464 Utilizando-se os dados anteriores, pode-se estimar que a entalpia de combustão do metano, em kJmol -1, é: a) -2660 b) -806 c) -122 d) 122 e) 806 35.(UFPR) A variação da energia livre de Gibbs, é ∆G, é negativa para processos espontâneos e pode ser calculada pela expressão: ∆G = ∆H - T∆S. Aplicando a expressão acima, é correto afirmar: 01) Se ∆H<0 e ∆S>0, o processo será exotérmico e necessariamente espontâneo. 02) Se ∆H>0 e ∆S>0, o processo será endotérmico e poderá ser espontâneo ou não, dependendo dos valores de∆H, ∆S e T. 04) Se ∆H<0 e ∆S<0, o processo será exotérmico e poderá ser espontâneo ou não, dependendo dos valores de ∆H, ∆S e T. 08) Na equação acima, a temperatura T terá sempre um valor positivo, pois corresponde à temperatura termodinâmica do sistema. 16) Se ∆H>0 e ∆S<0, o processo será endotérmico e necessariamente espontâneo. (UFPR) As questões 36 e 37 estão relacionadas com as informações a seguir. →compressão →compressão Considere o diagrama de entalpia a seguir, no qual os coeficientes se referem a mols. Por exemplo, deve-se ler Na(g) + ½ Cl2(g) como “1 mol de átomos de sódio no estado gasoso e ½ mol de moléculas de cloro no estado gasoso”. Dados: massas molares: 11Na= 23g; 17Cl= 35,5g Observe o gráfico abaixo. 36. Com relação às informações acima, é correto afirmar: 01) A entalpia da ligação do Cl - Cl é igual a + 28,9 kcal mol -1. 02) A transferência de um elétron de um orbital 3s do átomo de sódio no estado gasoso para um orbital 3p do átomo de cloro no estado gasoso libera energia. 04) A sublimação de 23 g de sódio metálico consome 26,0 kcal. 08) ∆H3 é a primeira energia de ionização do sódio. 16) A variação da entalpia envolvida na transformação de 1 mol de átomos de cloro no estado gasoso em um mol de íons cloreto no estado gasoso é dada por ∆H4. 37. Com relação às informações acima, é correto afirmar: 01) No diagrama estão representados os processos de quebra ou formação de pelo menos três tipos de ligações químicas: covalente, iônica e metálica. 02) ∆H6 = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3 + ∆H4 + ∆H5. 04) A energia necessária para formar 1 mol deíons cloreto e 1 mol de íons sódio, ambos no estado gasoso, a partir de 1 mol de cloreto de sódio sólido, é igual a +183,8 kcal. 08) A variação da entalpia da reação NaCl(s) → Na(s) + ½ Cl2(g) é igual a –98,2 kcal. 16) A formação de 1 mol de íons sódio e 1 mol de íons cloreto, ambos no estado gasoso, a partir de sódio metálico e gás cloro, é um processo exotérmico. 38. Considere esta reação abaixo. Qual das afirmações propostas a seguir é a correta? C(grafite) + 2 O2(g) → CO2(g) ΔH < 0 e ΔS < 0 a) não é espontânea, no caso de | ΔH | > | T.ΔS |. b) sempre é espontânea, independentemente da temperatura. c) é espontânea apenas se | ΔH | > | T.ΔS |. d) nunca é espontânea, independentemente da temperatura. e) está sempre em equilíbrio, independentemente da temperatura. 10 química d apostila 02 Química D - Apostila 02 termoquímica 39. O óxido de cálcio pode ser obtido a partir da combustão do cálcio metálico de acordo com a equação: Ca(s) + 1/2O2(g) → CaO(s) Considere que a formação do óxido de cálcio é espontânea e que, para a reação acima, ΔHo = –800 kJ mol–1 e ΔSo = –240 J K–1mol–1. Determine o valor da temperatura, em Kelvin, para que essa reação deixe de ser espontânea. a) 555,55 K b) 222,22 K c) 111,11 K d) 333,33 K e) 444,44 K 40.(UNIMONTES) A energia livre de Gibbs (G) é uma grandeza termodinâmica cuja variação (ΔG) corresponde à máxima energia útil possível de ser retirada do sistema. Ela pode ser usada para prever a espontaneidade ou não do processo por meio da expressão ΔG = ΔH-T.ΔS, em que T.ΔS corresponde à energia para organizar o processo, e ΔH, à variação de entalpia. A uma mesma temperatura e pressão, têm-se os valores termodinâmicos a seguir para quatro reações químicas. Todas as reações são espontâneas, EXCETO a a) II. b) IV. c) III. d) I. e) I,II 41.(Enem-2017): O ferro é encontrado na natureza na forma de seus minérios, tais como a hematita (α-Fe2 O3), a magnetita (Fe3O4) e (FeO). Na siderurgia, o ferro-gusa é obtido pela fusão de minérios de ferro em altos fornos em condições adequadas. Uma das etapas nesse processo é a formação de monóxido de carbono. O CO (gasoso) é utilizado para reduzir o FeO (sólido), conforme a equação química: FeO (s) + CO (g) → Fe (s) + CO2(g) Considere as seguintes equações termoquímicas: Fe2O3 (s) + 3 CO (g) → 2 Fe (s) + 3 CO2 (g) ΔrH = -25 kJ/mol de Fe2O3 3 FeO (s) + CO2 (g) → Fe3O4 (s) + CO (g) ΔrH = -36 kJ/mol de CO2 2 Fe3O4 (s) + CO2 (g) → 3 Fe2O3 (s) + CO (g) ΔrH = +47 kJ/mol de CO2 O valor mais próximo de ΔrH , em kJ/mol de FeO, para a reação indicada do FeO (sólido) com o CO (gasoso) é: a) -17 b) -25 c) -36 d) 40 e) 50 42.(Enem-2015): O aproveitamento de resíduos florestais vem se tornando cada dia mais atrativo, pois eles são uma fonte renovável de energia. A figura representa a queima de um bio- óleo extraído do resíduo de madeira, sendo ΔH1 a variação de entalpia devido à queima de 1g desse bio-óleo, resultando em gás-carbônico e água líquida, e ΔH2 a variação de entalpia envolvida na conversão de 1g de água no estado gasoso para o estado líquido. A variação de entalpia em kJ, para a queima de 5g desse bio- óleo resultando em CO2 (gasoso) e H2O (gasoso) é: a) -106. b) -94,0. c) -82,0. d) -21,2. e) -16,4 43. Nas últimas décadas, o efeito estufa tem-se intensificado de maneira preocupante, sendo esse efeito muitas vezes atribuído à intensa liberação de CO2 durante a queima de combustíveis fósseis para geração de energia. O quadro traz as entalpias-padrão de combustão a 25 oC (ΔH025) do metano, do butano e do octano. À medida que aumenta a consciência sobre os impactos ambientais relacionados ao uso da energia, cresce a importância de se criar políticas de incentivo ao uso de combustíveis mais eficientes. Nesse sentido, considerando- se que o metano, o butano e o octano sejam representativos do gás natural, do gás liquefeito de petróleo (GLP) e da gasolina, respectivamente, então, a partir dos dados fornecidos, é possível concluir que, do ponto de vista da quantidade de calor obtido por mol de CO2 gerado, a ordem crescente desses três combustíveis é: 11Química D - Apostila 02 química d apostila 02termoquímica Quadro com entalpias-padrão das substâncias (Foto: Reprodução/ENEM). a) gasolina, GLP e gás natural. b) gás natural, gasolina e GLP. c) gasolina, gás natural e GLP. d) gás natural, GLP e gasolina. e) GLP, gás natural e gasolina. 44. Veja a entalpia-padrão de formação, em KJ.mol-1 e a 25°C, de algumas substâncias: CH4(g) -74,8 CHCl3(l) - 134,5 HCl(g) - 92,3 Se realizarmos a reação de cloração do metano, qual será o valor da variação da entalpia do processo? CH4(g) + 3Cl2(g) → CHCl3(l) + 3HCl(g) a) -115,9 KJ.mol-1 b) 186,3 KJ.mol-1 c) -376,2 KJ.mol-1 d) -336,6 KJ.mol-1 e) 148,5 KJ.mol-1 45. (UERJ) O alumínio é utilizado como redutor de óxidos, no processo denominado de aluminotermia, conforme mostra a equação química: 8 Al(s) + 3 Mn3O4(s) → 4 Al2O3(s) + 9Mn(s) Observe a tabela: Segundo a equação acima, para a obtenção do Mn(s), a variação de entalpia, na temperatura de 298 K, em KJ, é de: a) -282,5 b) -2515,3 c) -3053,1 d) -10827,1 46.(PUC-MG) O fenol (C6H5OH) é um composto utilizado industrialmente na produção de plásticos e corantes. Sabe-se que sua combustão total é representada pela equação abaixo e que as entalpias de formação do CO2(g) e H2O(g) valem, respectivamente: –395kJ/mol e –286kJ/mol a 25ºC e 1 atm. A entalpia de formação do fenol, a 25ºC e a 1 atm, em kJ/mol, é igual a: C6H5OH(l) + 7O2(g) → 6CO2(g) + 3H2O(g)ΔH= -3054KJ/mol a) – 174,0 b) – 2373,0 c) + 174,0 d) + 2373,0 e) + 3200 47. Um passo do processo de produção de ferro metálico, Fe(s), é a redução do óxido ferroso (FeO) com monóxido de carbono (CO). FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g) ∆H = x Utilizando as equações termoquímicas abaixo e baseando-se na Lei de Hess, assinale a alternativa que indique o valor mais próximo de “x”: Fe2O3(s) + 3 CO(g) → 2 Fe(s) + 3 CO2(g) ∆H = -25 kJ 3 FeO(s) + CO2(g) → Fe3O4(s) + CO(g) ∆H = -36 kJ 2 Fe3O4(s) + CO2(g) → 3 Fe2O3(s) + CO(g) ∆H = +47 kJ a) -17 kJ. b) +14 kJ. c) -100 kJ. d) -36 kJ. e) +50 kJ. 48. Dadas as seguintes equações termoquímicas: 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(ℓ) ∆H = -571,5 kJ N2O5(g) + H2O(ℓ) → 2 HNO3(ℓ) ∆H = -76,6 kJ ½ N2(g) + 3/2 O2(g) + ½ H2(g) → HNO3(ℓ) ∆H = -174,1 kJ Baseado nessas equações, determine a alternativa correta a respeito da formação de 2 mols de N2O5(g) a partir de 2 mols de N2(g) e 5 mols de O2(g): a) libera 28,3 kJ b) absorve 28,3 kJ. c) libera 822,2 kJ. d) absorve 822,2 kJ. e) absorve 474 ,0 kJ. 49. Dadas as equações: Fe2O3(s) + 3 C(grafite) → 2 Fe(s) + 3 CO2(g) ΔH0 = +489 kJ FeO(s) + C(grafite) → Fe(s) + CO(g) ΔH0 = +155,9 kJ C(grafite) + O2(g) → CO2(g) ΔH0 = -393 kJ CO(g) + ½ O2(g)→ CO2(g) ΔH0 = -282,69 kJ Calcule o valor de ΔH0 para a reação: Fe(s) + ½ O2(g)→ FeO(s) a) -266,21 kJ. b) +266,21 kJ. c) -30,79 kJ. 12 química d apostila 02 Química D - Apostila 02 termoquímica d) +222,79 kJ. e) -222,79 kJ. 50.(UNCISAL) No processo de Haber-Bosch, a amônia é obtida em alta temperatura e pressão, utilizando ferro como catalisador. Essa amônia tem vasta aplicação como fonte de nitrogênio na fabricação de fertilizante e como gás de refrigeração. Dadas as energias de ligação, H – H→ 436 kJ/ mol, N≡ N→ 944 kJ/mol e H – N → 390 kJ/mol, a entalpia de formação de 1 mol de amônia é: a) –88 kJ/mol. b) –44 kJ/mol. c) +44 kJ/mol. d) +88 kJ/mol. e) +600 kJ/mol. 51.(UNICESUMAR-SP) A ligação covalente que mantém os átomos de nitrogênio e oxigênio unidos no óxido nítrico, NO, não é explicada pela regra do octeto, mas a sua energia de ligação pode ser calculada a partir dos dados fornecidos abaixo. A partir dessas informações, é possível concluir que a energia de ligação entre os átomos de nitrogênio e oxigênio no óxido nítrico é: Dados: Energia de ligação N≡N: 950 kJ.mol–1; Energia de ligação O=O: 500 kJ.mol–1; Entalpia de formaçãodo NO: 90 kJ.mol–1. a) 90 kJ.mol–1. b) 680 kJ.mol–1. c) 765 kJ.mol–1. d) 1360 kJ.mol–1. e) 1530 kJ.mol–1. 52.(Mackenzie-SP) O gás propano é um dos integrantes do GLP (gás liquefeito de petróleo) e, dessa forma, é um gás altamente inflamável. Abaixo está representada a equação química de combustão completa do gás propano. Na tabela, são fornecidos os valores das energias de ligação, todos nas mesmas condições de pressão e temperatura da combustão. Assim, a variação de entalpia da reação de combustão de um mol de gás propano é igual a: a) – 1670 kJ. b) – 6490 kJ. c) + 1670 kJ. d) – 4160 kJ. e) + 4160 kJ. 53.(UFRGS) A reação de cloração do metano, em presença de luz, é mostrada abaixo. Considere os dados de energia das ligações abaixo? A energia da ligação C-Cl, no composto CH3Cl, é: a) 33 kcal.mol–1. b) 56 kcal.mol–1. c) 60 kcal.mol–1. d) 80 kcal.mol–1. e) 85 kcal.mol–1. 54.(IF Sudeste de Minas/2012) - A combustão, desde que foi descoberta pelos povos primitivos, tem servido a muitos interesses das sociedades humanas. Sua utilização na transformação de substâncias e no processo de aquecimento favoreceu o grande avanço das sociedades. Considere a combustão do eteno representado pela equação não balanceada abaixo: Dados os valores de entalpia de ligação, marque a alternativa que apresenta o valor da combustão de 8,4g de eteno: CH2CH2 + O2 —-> CO2 + H2O Ligação ∆Hº (kJ/mol) C – H 413 C – C 347 C = C 614 O = O 469 C = O 804 H – O 464 A) 1399 kJ/mol B) 419,7 kJ/mol C) 199 kJ / mol D) 59,7 kJ/ mol E) 11751,6 kJ/mol 55.(PUC - RJ-2007) A combustão completa do etino (mais conhecido como acetileno) é representada na equação abaixo. Assinale a alternativa que indica a quantidade de energia, na forma de calor, que é liberada na combustão de 130 g de acetileno, considerando o rendimento dessa reação igual a 80%. a: Dado: Ma (g/mol): H = 1, O = 16, C = 12 C2H2(g) + 2,5O2(g) 2CO2(g) + H2O(g) ∆H = -1.255 kJ a) -12.550 kJ b) - 6.275 kJ c) - 5.020 kJ d) - 2.410 kJ e) +2588 15Química D - Apostila 02 química d apostila 02cinética REAÇÃO ENDOTÉRMICA 2° Ex: Gráfico da reação endotérmica. A entalpia dos reagentes (Hr) é insuficiente para que o choque entre as moléculas seja efetivo, com rompimento das ligações. É necessário alcançar o complexo ativado, recebendo a energia de ativação (Ea). Ao formar as moléculas que constam do produto da reação, a energia cai, ficando, neste caso, reação endotérmica, com a entalpia dos produtos (Hp) maior que a entalpia dos reagentes (Hr). TESTES 56.(FPM-PR) Consomem-se 5 mols de NH3 em 50 minutos na seguinte reação de análise em um recipiente de 2 litros: 2 NH3 → N2 + 3H2 Calcule a velocidade de consumo de NH3 em mols /L.h: 57.(UFPR) Tomando por base o exercício anterior, qual a velocidade da reação? a) Em relação a formação do N2? b) Em relação a formação de H2? 58. A produção de trióxido de enxofre durante a combustão de carvão em usinas termoelétricas (sistema aberto ao ar) causa problemas ambientais relacionados com a chuva ácida. Esta reação para a produção de trióxido de enxofre, na presença de óxido de nitrogênio, é descrita pelo mecanismo a seguir: 2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g) 2 NO2(g) + 2 SO2(g) → 2 SO3(g) + 2 NO(g) 2 SO2(g) + O2(g) → 2 SO3(g) (reação global) Qual dos gráficos abaixo melhor representa a concentração molar (eixo das ordenadas) das principais espécies envolvidas na produção de trióxido de enxofre em função do tempo (eixo das abcissas)? 59.(UFMG) A velocidade de decomposição do óxido de nitrogênio pode ser representada pela equação: N2O5 → N2O4 + ½ O2 Foi estudada a 35°C , sendo obtidos os seguintes dados: Calcule a velocidade média da reação no intervalo de tempo 360 – 540 segundos, em moles/1.h. 60. Assinale as afirmativas corretas: 01) Todas as colisões intermoleculares resultam em reação química. 02) O aumento da energia da colisão favorece a reação. 04) Em geral, uma reação rápida tem energia de ativação baixa. 08) A oxidação de uma barra de ferro em contato com o ar atmosférico é uma reação instantânea. 16) O produto intermediário de uma reação química chama-se de complexo ativado 61. Na reação 2HI → H2 + I2, observou-se a seguinte variação na quantidade de HI em função do tempo. A velocidade média desta reação, no intervalo de 10 a 15 minutos, será: a) 0,007 mols/min b) 0,7 mols / min c) 1,4 mols / min d) 2 mols / min e) 0,0035 mols / min 16 química d apostila 02 Química D - Apostila 02 cinética 62. Em fase gasosa NO2 + CO → CO2 + NO NO2 e CO são misturados em quantidades equimolares. Após 50 segundos a concentração de CO2 é igual a 1,50×10 –2 mol/L. A velocidade média dessa reação, em mol/(L.s), é: a) 1,50 × 10 -2 b) 7,5 × 10 -3 c) 3,0 × 10 –3 d) 3,0 × 10 -4 e) 6,0 × 10 –4 63.(OSEC-SP) A velocidade média da reação N2 + 3H2 → 2NH3 , vale 2 mols / minuto. A velocidade média em função hidrogênio vale: a) 6 mols / minuto b) 3 mols / minuto c) 2 mols / minuto d) 0,5 mols / minuto e) 5 mols / minuto 64. X + 2Y → Z Na reação acima equacionada observou-se a variação na concentração de X em função do tempo, segundo a tabela a seguir: No intervalo de 4 a 6 minutos, a velocidade média da reação em mol/litro.min., é: a) 0,010 b) 0,255 c) 0,005 d) 0,100 e) 0,200 65.(U.F.S.Carlos-SP) Assinale as afirmativas corretas: 01) Quanto maior a eficiência das colisões moleculares entre os reagentes, mais rápida é a reação. 02) O aumento da energia de colisão favorece a reação. 04) Em geral, uma reação rápida tem energia de ativação baixa. 08) Todas as colisões intermoleculares resultam em reação química. 16) Quanto maior o número de moléculas reagentes ativadas, maior será a velocidade de reação. 66.(FAC. TECNOLÓGICA-SP) Sabe-se que a água oxigenada, na presença da luz, sofre uma decomposição, de acordo com a seguinte equação: 2 H2O2 → 2 H2O + O2 Supondo que se forme oxigênio na razão de 3,2 g/min, a velocidade da reação em função da água oxigenada, em mols/h será de: a) 384 b) 192 c) 32 d) 12 e) 6 67.(FUND.CARLOS CHAGAS-PR) As reações com baixa energia de ativação são: a) Exotérmicas b) Endotérmicas c) Fotoquímicas d) Lentas e) Rápidas 68.(PUC-MEDICINA-SP) De acordo com o diagrama abaixo, podemos dizer que: a) ∆H > 0, reação endotérmica b) ∆H < 0, reação endotérmica c) ∆H > 0, reação exotérmica d) ∆H < 0, reação exotérmica e) Não há dados suficientes. 69. (UFPR) De acordo com o gráfico: 01) A formação de AB a partir de A e B é um processo endotérmico. 02) A variação da entalpia na reação AB → A + B é de: ∆H = -40 Kcal / mol. 04) É de 46 Kcal/mol a energia de ativação da reação A + B → AB. 08) A energia de ativação da reação AB → A + B é de 40 Kcal/ mol. 16) A variação de entalpia na reação AB → A + B é de: ∆H = + 40 kcal/mol. 32) A energia de ativação da reação AB → A + B é de 6 Kcal/ mol. 70.(FAC. MED. DANTA CASA-SP - Modificada) Se o diagrama abaixo se refere a uma reação exotérmica. 01) Na posição I estão os reagentes. 17Química D - Apostila 02 química d apostila 02cinética 02) Na posição II estão os produtos. 04) Na posição III está o complexo ativado. 08) A energia de ativação da reação direta é menor do que na reação inversa. 16) Na posição III estão os reagentes da reação direta. 32) Na posição II está o complexo ativo. Some as alternativas corretas. 71.(E.SUP. UBERABA) Considere os diagramas de energia abaixo, onde os reagentes estão representados por R e os produtos por P. Qual deles indica a reação R → P que apresenta a menor energia de ativação? 72.(FUND. CARLOS CHAGAS-LONDRINA-PR) Considere: reagentes → complexo ativado → produtos ▪ Er = energia dos reagentes ▪ Ec = energia do complexo ativado ▪ Ep = energia dos produtos A energia de ativação para a reação em questão é igual a: a) Ep - Er b) Ep + Er c) Ec - Er d) Ec + Er e) Ec + Ep73.(U.F. PELOTAS-RS) Uma reação química é exotérmica quando: a) O número de ligações que se rompem excede o número de ligações que se formam. b) O número de ligações que se formam excede o número de ligações que se rompem. c) Reagentes e produtos estão no estado padrão. d) A entalpia dos produtos é menor do que a dos reagentes. e) A entalpia dos produtos é maior do que a dos reagentes. 74.(U.F. OURO PRETO-MG-Modificada) O gráfico representa as energias envolvidas na reação entre os elementos A e B para formar o produto C. A(s) + B(s) → C(s) Some as alternativas corretas, de acordo com o diagrama. 01) A reação entre A e B é exotérmica. 02) R representa a energia de ativação necessária para que a reação entre A e B ocorra. 04) A energia de ativação da reação inversa é maior que a energia da reação direta 08) T representa a variação de entalpia da reação entre A e B. 16) X representa a energia total liberada durante a reação entre A e B. 75.(U.F.SÃO CARLOS-SP) Os gráficos: R Em que: R = Reagentes P = Produtos E = Entalpia Representam, respectivamente, reações: a) Exotérmica com energia de ativação e endotérmica sem energia de ativação. b) Endotérmica sem energia de ativação e endotérmica com energia de ativação. c) Exotérmica sem energia de ativação e endotérmica com energia de ativação. d) Endotérmica com energia de ativação e endotérmica sem energia de ativação. e) Exotérmica sem energia de ativação e exotérmica com energia de ativação. 76.(ENEM): A minimização do tempo e custo de uma reação química, bem como o aumento na sua taxa de conversão, caracterizam a eficiência de um processo químico. Como consequência, produtos podem chegar ao consumidor mais baratos. Um dos parâmetros que mede a eficiência de uma reação química é o seu rendimento molar (R, em %), definido comoR=nproduto/ nreagentelimitante⋅100, em que n corresponde ao número de mols. O metanol pode ser obtido pela reação entre brometo de metila e hidróxido de sódio, conforme a equação química abaixo. O rendimento molar da reação, em que 32 g de metanol foram obtidos a partir de 142,5 g de brometo de metila e 80 g de hidróxido de sódio, é mais próximo de: As Dado: massas molares (em g/mol) desses elementos são: H = 1; C = 12; O = 16; Na = 23; Br = 80. CH3Br + NaOH ⟶ CH3OH + NaBr A) 22%. B) 40%. C) 50%. D) 67%. E) 75%. 77.(ENEM): O mel contém uma mistura complexa de carboidratos, enzimas, aminoácidos, ácidos orgânicos, minerais etc. O teor de carboidratos é de cerca de 70% da sua massa, sendo a glicose e a frutose os açúcares em maior 18 química d apostila 02 Química D - Apostila 02 cinética a) aumenta. b) não se altera. c) duplica. d) diminui. e) nda. 79.(ITA SP) Uma certa reação química é representada pela equação abaixo, onde “A”, “B” e “C” significam as espécies químicas que são colocadas para reagir. Verificou- se experimentalmente, em uma certa temperatura, que a velocidade dessa reação quadruplica com a duplicação da concentração da espécie “A”, mas não depende das concentrações das espécies “B” e “C”. Assinale a opção que contém, respectivamente, a expressão CORRETA da velocidade e o valor CORRETO da ordem da reação. 2A(g) + 2B(g) → C(g) a) v = k[A]2.[B]2 e 4 b) v = k[A]2.[B]2 e 3 c) v = k[A]2.[B]2 e 2 d) v = k[A]2 e 4 e) v = k[A]2 e 2 FATORES QUE ALTERAM A VELOCIDADE DAS REAÇÕES Influência da temperatura Numa mesma temperatura, as moléculas dos reagentes têm a mesma energia cinética média. Isso não significa que todas as moléculas tenham a mesma energia cinética. Uma elevação de temperatura aumenta a energia cinética média das moléculas. Assim, consideradas duas temperaturas diferentes T1 e T2, sendo T2 > T1, temos o seguinte gráfico: Efeito da temperatura na energia cinética das partículas. EM = energia cinética média na temperatura T1. Em = energia cinética média na temperatura T2. O gráfico mostra que na temperatura T2(T2 > T1) o número de moléculas dos reagentes com energia cinética superior à energia de ativação é muito maior que na temperatura T1. proporção. A sua acidez é atribuída à ação da enzima glucose oxidase, que transforma a glicose em ácido glucônico e H2O2. Abaixo temos a equação química de decomposição do peróxido de hidrogênio, na qual temos a formação de água líquida e oxigênio gasoso. Utilizando os dados da tabela fornecida, calcule a velocidade média de decomposição do peróxido de hidrogênio entre 0 e 10 minutos. H2O2(aq) → H2O(l) + 1/2 O2(g) a) 2.10-4 mol.L–1.s–1 b) 3.10-4 mol.L–1.s–1 c) 4.10-4 mol.L–1.s–1 d) 5.10-4 mol.L–1.s–1 e) 3.10-2 mol.L–1.s–1 78.(Unimontes) Considere a reação Abaixo. Em um laboratório, a concentração de cloreto de butila foi medida conforme a reação se processava, como apresentado na tabela. À medida que a reação se processa, pode-se afirmar que a taxa ou a velocidade média dessa reação: C4H9Cl(aq) + H2O(l) → C4H9OH(aq) + HCl(aq) Conclusão: Na temperatura T2, há maior número de colisões efetivas do que na temperatura T1, e, conseqüentemente, a velocidade da reação na temperatura T2 é maior do que na temperatura T1. Sendo: V1= velocidade da reação na temperatura T1. V2 = velocidade da reação na temperatura T2. T2 > T1 → V2 > V1 Regra de Van’t Hoff Uma elevação de 10°C na temperatura, duplica a velocidade das reações. T0 = 0°C → V0 T2 = 10°C → 2V0 T2 = 20°C → 4V0 Regra de Van’t Hoff é aproximada e muito limitada. 20 química d apostila 02 Química D - Apostila 02 cinética Catalisador 1) Catálise: é toda reação da qual participa um catalisador. 2) Catalisador: é qualquer substância que altera a velocidade de uma reação sem sofrer qualquer alteração permanente na sua quantidade e composição. 1°) O catalisador altera a velocidade da reação. 2°) O catalisador não sofre ação permanente. 3°) O catalisador não sofre alteração em quantidade. 4°) O catalisador pode agir em proporções mínimas. E’a = energia de ativação para reação sem catalisador. E’a = energia de ativação para reação com catalisador. Como o próprio abaixamento da curva nos indica, o catalisador age tanto na reação direta como na reação inversa. É por isso que, em reações reversíveis, o catalisador não altera o ponto de equilíbrio, embora nos permita o equilíbrio mais rapidamente. ATENÇÃO! A presença do catalisador não altera a entalpia da reação. Ordem de reação ▪ Ordem de Reação: é a soma dos confluentes. Ex.: v = k [N2] . [H2]3 → ordem de reação é 4 ▪ Ordem da substância: seu coeficiente individual Ex.: v = k [N2] . [H2]3 → ordem de N2 é 1 → ordem de H2 é 3 TESTES 80. (FAC. EVANGÉLICA DE MEDICINA-PR) Fazem-se as afirmações abaixo. I) Todas as colisões moleculares entre quaisquer gases diferentes levam à reação química. II) A colisão molecular é efetiva se tiver orientação adequada e se estiver provida de um mínimo de energia. III) A energia mínima de que as moléculas necessitam para reagir por colisão chama-se energia de ativação, que pode ser baixada pelo uso de um catalisador. IV) Em processos que apresentam duas ou mais etapas, a velocidade de reação é determinada pela etapa mais rápida, por requerer maior energia de ativação. V) A energia de ativação de uma reação depende da natureza das substâncias reagentes. Assinale: a) Se somente a II, a III e a V estiverem corretas. b) Se somente a I estiver correta. c) Se somente a III e a IV estiverem corretas. d) Se somente a V estiver correta. e) Se somente a II, a III, a IV e a V estiverem corretas. 81. (UFPR) Observe o diagrama de entalpia representado a seguir. Explique porque esta transformação, realizada pelo organismo humano quando o suor evaporado, constitui a base do sistema de refrigeração através do qual o corpo humano se desfaz do excesso de energia térmica. 82. (UFPR) Os seguintes dados foram coletados para a reação do brometo de t-butila, (CH3)3 CBr, com o íon hidróxido, OH –, a 55°C. Em relação a esta reaçãoe aos dados coletados, é correto afirmar que: 01) A reação é de primeira ordem em relação ao brometo de t-butila. 02) A reação é de primeira ordem em relação ao íon hidróxido. 21Química D - Apostila 02 química d apostila 02cinética 04) A lei de velocidade para esta reação é expressa por v = K [(CH3)3CBr] [OH -]. 08) A constante de velocidade K para esta reação é igual a 1 x 10-2 s-1. 16) Ao se duplicarem as concentrações molares do (CH3)3 CBr e do OH-, a velocidade da reação quadruplica. 32) A velocidade da reação independe da concen-tração molar do íon hidróxido. 83. Assinale as alternativas corretas: 01) Em geral, a velocidade de reações diminui com uma diminuição de temperatura. 02) A velocidade de uma reação pode ser aumentada, aumentando-se as concentrações dos reagentes. 04) A velocidade de uma reação é determinada pela velocidade da etapa mais rápida do mecanismo. 08) Os sólidos, quando reagentes, tornam as reações extremamente rápidas. 16) Em geral, uma reação rápida tem energia de ativação alta. 32) A subdivisão de um sólido aumenta a veloci-dade de suas reações. 84. (PUC-SALVADOR-BA) A afirmação: É possível aumentar a velocidade das reações químicas, aplica-se: a) A qualquer reação química. b) Apenas a reações exotérmicas. c) Apenas a reações de oxirredução. d) Apenas a reações de precipitação. e) Apenas a reações que produzem gases. 85. A equação: 2A + B → PRODUTOS representa uma determinada reação química que ocorre no estado gasoso. A lei de velocidade para esta reação depende da concentração de cada um dos reagentes, e a ordem parcial desta reação em relação a cada um dos reagentes é igual aos respectivos coeficientes estequiométricos. Seja v1 a velocidade da reação quando a pressão parcial de A e B é igual a pA e pB, respectivamente, e v2 a velocidade da reação quando essas pres-sões parciais são triplicadas. A opção que fornece o valor CORRETO da razão v2/v1 é: a) 1 b) 3 c) 9 d) 27 e) 81 86. A cocção de alimentos numa panela comum é feita aproximadamente a 100°C. Numa panela de pressão, a mesma cocção é feita à temperatura de 120°C. Nestas condições, o tempo de cocção que levará na panela de pressão será ____________ vezes _______________. a) 4, menor b) 4, maior c) 2, menor d) 2, maior e) n.d.a 87. (PUC-BELO HORIZONTE-MG) A reação - 2NO + H2 → N2 + H2O (Lenta) N2O + H2 → N2H2O (Rápida) Triplicando-se a pressão parcial do NO e mantendo-se constante a do H2, a velocidade da reação aumentará: a) 6 vezes b) 8 vezes c) 9 vezes d) 12 vezes e) 18 vezes 88. (U.E.MARINGÁ-PR) Dada a reação química A + B → P, duplicando simultaneamente as concentrações de A e B e mantendo todos os fatores físicos constantes, a velocidade da reação: a) Não irá se alterar. b) Irá aumentar ou diminuir conforme a reação seja ou não reversível. c) Torna-se quatro vezes maior. d) Irá aumentar ou diminuir conforme a reação seja exotérmica ou endotérmica. e) Irá dobrar. 89. (EFOA ALFENAS-MG) Entre as alternativas abaixo, assinalar a opção errada: a) A luz influencia na velocidade das reações principalmente quando os reagentes são coloridos. b) A concentração dos reagentes não afeta a velocidade de uma reação. c) A energia de ativação de uma reação reversível é sempre menor para o lado exotérmico do sistema. d) O zinco em pó reage com um ácido mais rapidamente do que o zinco em pedaços maiores. e) A velocidade de uma reação depende o número de choques efetivos entre as partículas dos reagentes. 90. (PUC-SÃO PAULO-SP) Considere a reação expressa pela equação- 2AB(s) + 2C2(g) + D2(g) → 2 AC2(g) + 2BD(g) na qual é mantida a temperatura constante. Se a pressão parcial de C2(g) for reduzida à metade e a de D2(g) for duplicada, a velocidade da reação: a) Permanecerá constante. b) Ficará duas vezes menor. c) Ficará quatro vezes maior. d) Dependerá também da pressão parcial de AB. e) Ficará duas vezes maior. 91.(U.F.VIÇOSA-MG) As seguintes experiências são realizadas sob a mesma temperatura e pressão: I) 100 g de CaCO3 em grãos, do tamanho de feijão, são colocados em um bécker, contendo 5 litros de HCl 1M. II) 100 g de CaCO3 em pó são colocados em um bécker, contendo 5 litros de HCl 2M. III) 100 g de CaCO3 em pó são colocados em um bécker, contendo 5 litros de HCl 1M. 22 química d apostila 02 Química D - Apostila 02 cinética Pode-se afirmar que a velocidade de reação de CaCO3 com HCl é: a) Maior na I e menor na II. b) Maior na II e menor na I. c) Maior na III e menor na I. d) Maior na II e menor na III. e) Igual para as três experiências. 92. A tabela a seguir mostra situações experimentais realizadas por um estudante sobre a reação: Zn(s) + 2HCℓ (aq) → ZnCℓ2 (aq) + H2 (g) Assinale a experiência em que a reação entre o metal zinco e a solução de ácido clorídrico se processou com maior rapidez: a) I b) II c) III d) IV e) V 93. Foram realizados quatro experimentos. Cada um deles consistiu na adição de solução aquosa de ácido sulfúrico de concentração 1 mol/L a certa massa de ferro. A 25°C e 1atm, mediram-se os volumes de hidrogênio desprendido em função do tempo. No final de cada experimento, sempre sobrou ferro que não reagiu. A tabela mostra o tipo de ferro usado em cada experimento, a temperatura e o volume da solução de ácido sulfúrico usado. O gráfico mostra os resultados. As curvas de 1 a 4 correspondem, respectivamente, aos experimentos. a) 1-D; 2-C; 3-A; 4-B b) 1-D; 2-C; 3-B; 4-A c) 1-B; 2-A; 3-C; 4-D d) 1-C; 2-D; 3-A; 4-B e) 1-C; 2-D; 3-B; 4-A 94.(F. FED. ODONTO DIAMANTINA-MG) Analise as afirmações dadas a seguir e marque: I) Um aumento de temperatura causa diminuição da energia de ativação das reações químicas. II) Quanto maior o grau de divisão de um sólido, maior será a superfície de contato e por isso maior a velocidade com a qual reagirá. III) A reação: H + + OH- → H2O deve ser mais lenta que a reação: CH4 + 2 O2 → CO2 + 2H2O. a) Se somente I for correta. b) Se somente II for correta. c) Se somente III for correta. d) Se somente I e II forem corretas. e) Se todas forem corretas. 95. Determina-se experimentalmente que, a reação de dissociação térmica do HI(g) , a velocidade de reação é proporcional ao quadrado da concen-tração molar do HI. Se triplicarmos a concentração molar do HI, qual o aumento da velocidade da reação? 96.(PUC-SP) A reação N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) está se processando num recipiente fechado e em condições tais que sua velocidade obedece à equação V = K [N2] . [H2]3 Duplicando-se as concentrações molares do N2 e H2 e permanecendo todas as demais condições constantes iremos notar que o aumento da velocidade da reação será de: 97. Um congelador tem temperatura interna igual a -5°C, enquanto que a temperatura ambiente é de 25°C. Quantas vezes mais dura o alimento congelado que aquele mantido na temperatura ambiente? 98.(U.F.PELOTAS-RS Modificada) Sobre o catalisador podemos dizer: 01) É qualquer substância que toma parte numa reação química e aumenta sua velocidade. 02) É qualquer substância que, presente a uma reação química, modifica sua velocidade, mantendo-se inalterada, qualitativa e quantitativa. 04) É qualquer substância que, adicionada a uma reação química, aumenta ou diminui a velocidade de reação, podendo ou não alterar-se. 08) É qualquer substância que se forma durante uma reação química e que modifica a velocidade da mesma, na qual chamamos de autocatálise. 16) É qualquer substância que causa a diminuição da energia de ativação da reação e assim causa o aumento da velocidade da reação. 99.(PUC-RS Modificada) É importante dizer que um catalisador: 01) Altera a energia de ativação de uma reação química. 02) Altera o ponto de equilíbrio de uma reação reversível. 04) Altera a velocidade da reação. 08) Pode influir nas velocidades de reações diferentes. 16) Pode ser afetado por impurezas existentes nos reagentes. 23Química D - Apostila 02 química dapostila 02cinética 100. (F.M.ITAJUBÁ-MG) O catalisador aumenta a velocidade de uma reação química porque: a) Diminui o valor de ∆H. b) Diminui o valor de ∆F. c) Diminui o valor da energia de organização, T∆S. d) Diminui o valor da energia de ativação. e) Diminui a energia potencial gravitacional. 101. Num laboratório, foram estudadas diversas experiências para a reação: 2H2(g) + 2NO(g) → N2(g) + 2 H2O(g) Com os resultados das velocidades iniciais obtidos, montou-se a seguinte tabela: Baseando-se na tabela acima, podemos afirmar que a velocidade para a reação é: a) v = K. [H2] b) v = K. [NO] c) v = K. [H2] . [NO] d) v = K. [H2] 2 . [NO] e) v = K. [H2] . [NO] 2 102. Uma certa reação química é representada pela equação: 2A(g) + 2B(g) → C(g) onde “A” “B” e “C” significam as espécies químicas que são colocadas para reagir. Verificou-se experimentalmente numa certa temperatura, que a velocidade desta reação quadruplica com a duplicação da concentração da espécie “A”, mas não depende das concentrações das espécies “B” e “C”. Assinale a opção que contém, respectivamente, a expressão CORRETA da velocidade e o valor CORRETO da ordem da reação: a) v = k [A]2 [B]2 e 4; b) v = k [A]2 [B]2 e 3; c) v = k [A]2 [B]2 e 2; d) v = k [A]2 e 4; e) v = k [A]2 e 2. 103.(UFPR) Costuma-se representar a velocidade de um processo químico através de equações que tem a forma:v = K . [A]α. [B]α. [C]α . A reação de decomposição de peróxido de hidrogênio em presença de permanganato ocorre em meio ácido, tendo iodeto como catalisador. A equação abaixo, não balanceada, representa esta equação: Nos experimentos de 1 a 4, a velocidade desta reação foi estudada em função da variação das concentrações do [MnO4 - ], [H2O2] e do [I -]. O quadro abaixo mostra os resultados obtidos: Com base nas informações, é correto afirmar que: 01) A velocidade da reação independe da concentração do catalisador iodeto. 02) A velocidade da reação é diretamente proporcional à concentração de permanganato. 04) Se a concentração de H2O2 fosse triplicada, a velocidade da reação deveria aumentar 15 vezes. 08) Os valores α, β, У, que aparecem na equação de velocidade, são determinados experimentalmente e sempre coincidem com os valores dos coeficientes estequiométricos da reação em estudo. 104.(UFPR) No gráfico abaixo, estão representadas as concentrações, ao longo do tempo, de quatro substâncias A, B, C e D - que participam de uma reação hipotética. A partir destas informações, é correto afirmar: 01) As substâncias A e B são reagentes da reação. 02) A velocidade de produção de C é menor que a velocidade de produção de A. 04) Transcorridos 50 s do início da reação, a concentração de C é maior que a concentração de B. 08) Nenhum produto se encontra presente no início da reação. 16) A mistura das substâncias A e D resulta na produção de B. 32) As substâncias A, B e D estão presentes no início da reação. 105. O óxido de nitrogênio (NO), um dos poluentes da atmosfera, pode ser formado durante a combustão dos veículos automotores. No diagrama de energia versus coordenada de reação, representado abaixo, o intervalo que corresponde ao ∆H da reação é: 24 química d apostila 02 Química D - Apostila 02 cinética a) N b) M c) Q d) O e) P 106. (UFRGS/03) - No filme O Náufrago, o personagem teve de iniciar uma fogueira a partir do aquecimento de cascas secas de coco através do calor gerado pelo atrito de pedaços de madeira. Quimicamente, o atrito desses pedaços de madeira serve como: a) entalpia inicial. b) catalisador. c) calor de combustão. d) inibidor. e) energia de ativação 107.(UFSM/03) - Para que ocorra uma reação química, é necessário que os reagentes entrem em contato, através de colisões, o que se chama Teoria das Colisões. Essa teoria baseia-se em que I - todas as colisões entre os reagentes são efetivas (ou favoráveis). II - a velocidade da reação é diretamente proporcional ao número de colisões efetivas (ou favoráveis). III - existem colisões que não são favoráveis à formação do produto. IV - maior será a velocidade de reação, quanto maior for a energia de ativação. Estão corretas a) apenas I, II e III. b) apenas II e III. c) apenas I e IV. d) apenas I, II e IV. e) apenas III e IV. 108.(Enem): Um químico realizou em laboratório alguns experimentos com o intuito de observar a velocidade em que uma solução aquosa do ácido HBr reagia com o magnésio metálico. Para isso, foram contadas, durante 20 segundos, as bolhas referentes à produção de gás hidrogênio logo após os reagentes serem misturados.Na execução dos experimentos, foi utilizado o mesmo material metálico (magnésio), o mesmo volume de uma solução de HBr e a mesma massa do metal magnésio. Os critérios que sofreram alteração ao longo do experimento foram a forma de apresentação do magnésio (barra ou pedaços pequenos) e a temperatura. A tabela abaixo indica todas as condições utilizadas em cada experimento: Assinale a alternativa que apresenta os experimentos na ordem crescente do número de bolhas observado. a) B, A, C b) C, B, A c) A, B, C d) B, C, A e) nda. 109.(ENEM): A sabedoria popular indica que, para cozinhar batatas, é indicado cortá-las em pedaços. Em condições reacionais idênticas e utilizando massas iguais de batata, mas algumas inteiras e outras cortadas, verifica-se que a cortada cozinha em maior velocidade. O fator determinante para essa maior velocidade da reação é o aumento da: a) pressão b) temperatura c) concentração d) superfície de contato e) natureza dos reagentes 110. (Mackenzie) I - Z representa a energia de ativação na presença de catalisador. II - Y representa a energia de ativação na presença de catalisador. III - X representa a variação de entalpia. IV - A velocidade de formação dos produtos é menor no caminho B. As afirmações anteriores referem-se ao diagrama energético dos caminhos A e B da reação REAGENTES PRODUTOS Somente são corretas : a) I e III. b) II e III. c) II e IV. d) III e IV. e) I e IV. 111. O isoctano (2,2,4-trimetilpentano) queima no ar e produz água e dióxido de carbono de acordo com a equação: (M(C) = 12 g/mol e M(H) = 1 g/mol) 2C8H18(R) + 25 O2(g) →16 CO2(g) + 18 H2O(g) ∆H = – 10.922 kJ Se for queimado 1 L de hidrocarboneto (densidade = 0,6878 g/ mL) teremos como resultado uma reação: a) endotérmica e liberação de 3,3 x 104 kJ de calor. b) exotérmica e absorção de 3,3 x 104 kJ de calor. c) endotérmica e absorção de 3,3 x 103 kJ de calor. d) exotérmica e liberação de 3,3 x 104 kJ de calor. e) exotérmica e liberação de 3,3 x 103 kJ de calor. 112. No ínicio do mês de maio de 2006, o presidente da Bolívia, Evo Morales decretou a estatização das reservas bolivianas de petróleo e gás natural, trazendo certos transtornos ao 25Química D - Apostila 02 química d apostila 02cinética Marque a alternativa correta. a) Para essa reação, a velocidade depende das concentrações dos três reagentes. b) A reação é de sexta ordem. c) A reação é de segunda ordem para A, ordem zero para B e de terceira ordem para C. d) A reação é de terceira ordem para A, de segunda ordem para B e ordem zero para C. e) A reação é de segunda ordem para A, de primeira ordem para B e terceira ordem para C. Brasil, uma vez que aproximadamente metade do gás natural consumido no Brasil é proveniente da Bolívia. Somente na região sul do Brasil são consumidos diariamente 19 milhões de metros cúbicos de gás natural. Considerando-se que o gás natural é formado praticamente por gás metano e a partir das reações de formação a seguir, a quantidade de energia liberada na queima dos 19 milhões de metros cúbicos de gás consumidos nos estados do sul do Brasil é estimado em: Dados: condições de operação do gás pressão do gás = 1 atm, temperatura = 250C. R = 0,082 atm.L.mol–1.K–1 H2(g) + ½ O2(g) →H2O(g) ∆H = – 286,6 kJ.mol –1 C(s) + O2(g) → CO2(g) ∆H = – 393,3 kJ.mol –1 C(s) + 2 H2(g) → CH4(g) ∆H = – 74,8 kJ.mol –1 a) 809,6x 1012 kJ b) 809,6 x 109 kJ c) 471 x 106 kJ d) 693 x 106 kJ e) 693 x 109 Kj 113. Considere o diagrama abaixo, a 25oC e 1 atm. Dados: A variação de entalpia, em kJ, na combustão total de 500 mL de etanol é: a) –11577. b) – 5788. c) – 1362. d) – 681. e) + 1362. 114. Considerando a reação hipotética abaixo: a A + b B + c C → d D + e E Foram realizados alguns experimentos relacionados à variação da velocidade da reação em relação à variação da concentração. Tais dados foram postos na tabela abaixo: 26 química d apostila 02 Química D - Apostila 02 gabarito 01 B 11 D 02 D 12 D 03 A 13 E 04 24 14 D 05 A 15 E 06 E 16 D 07 D 17 23 08 A 18 41 09 B 19 B 10 D 20 A 81 * 91 B 82 41 92 E 83 35 93 E 84 A 94 D 85 D 95 09 86 A 96 16 87 C 97 08 88 C 98 26 89 B 99 29 90 B 100 D 101 E 111 D 102 E 112 E 103 02 113 A 104 38 114 C 105 E 106 E 107 B 108 A 109 D 110 B 41 A 51 B 42 C 52 A 43 A 53 E 44 D 54 B 45 B 55 C 46 A 56 03 47 A 57 06 48 B 58 B 49 A 59 36 50 B 60 22 21 B 31 * 22 D 32 E 23 B 33 E 24 * 34 B 25 C 35 15 26 * 36 28 27 C 37 07 28 C 38 C 29 C 39 D 30 A 40 C GABARITO TESTES 61 E 71 D 62 D 72 C 63 A 73 D 64 C 74 15 65 23 75 C 66 D 76 D 67 E 77 D 68 D 78 D 69 39 79 E 70 41 80 A 24. ∆H = + 1,9 Kj/mol ∆H = -3935 Kj 26. ∆H = -488,4 Kcal 31. 21 kcal / mol de HI, reação exotérmica. 39. Reação = 1,5 mol/L h a) 1,5 mol/L h b) 4,5 mol/L h 81. Ao evaporar, o suor (H2O(2)) absorve o excesso de energia do corpo para se transformar em H2O(g).
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