Lista Termodinâmica Química - QGII - Prof Lívia (EEL-USP 2020)

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Lista de Exercícios de Termodinâmica Química - QGII 
 
1. Calcule o calor que deve ser fornecido a uma chaleira de cobre de massa 500,0 g 
contendo 450,0 g de água para aumentar sua temperatura de 25ºC até o ponto de 
ebulição da água, 100ºC. Qual é a porcentagem de calor usado para aumentar a 
temperatura da água? (capacidade calorífica específica ou calor específico para o 
cobre = 0,38 J/g ºC e para a água líquida = 4,184 J/g ºC). 
 
2. Uma peça de cobre de massa 20,0 g a 100,0 ºC é colocada em um recipiente isolado 
de capacidade calorífica desprezível, mas contendo 50,7 g de água a 22,0ºC. Calcule a 
temperatura final da água. Assuma que toda energia perdida pelo cobre é ganha pela 
água. (capacidade calorífica específica ou calor específico para o cobre = 0,38 J/g ºC). 
 
3. Em seu ponto de ebulição, a vaporização de 0,235 mol de CH4(l) requer 1,93 kJ de 
calor. a) Qual é a entalpia de vaporização do metano? b) Um aquecedor elétrico foi 
imerso em um frasco de etanol em ebulição e 22,45 g de etanol foram vaporizados 
quando 21,2 kJ de energia foram fornecidos. Qual a entalpia de vaporização do etanol? 
 
4. Dissulfeto de carbono pode ser preparado a partir de coque (uma forma impura do 
carbono) e do enxofre elementar: 
4C(s) + S8(s) → 4CS2(l) Hºf(CS2) = 89,7 kJ/mol 
a) Quanto de calor é absorvido na reação de 0,20 mol de S8? 
b) Calcule o calor absorvido na reação de 20,0 g de carbono com excesso de enxofre. 
c) Se o calor absorvido na reação foi de 217 kJ, quanto em massa de CS2 foi 
produzido? 
 
5. Dois estágios sucessivos na manufatura industrial do ácido sulfúrico são a 
combustão do enxofre e a oxidação do dióxido de enxofre a trióxido de enxofre. A 
partir das entalpias-padrão de reação: 
S(s) + O2(g) → SO2(g) Hº = -296,83 kJ 
2S(s) + 3 O2(g) → 2SO3(g) Hº = -791,44 kJ 
Calcule a entalpia de reação para a oxidação de dióxido de enxofre a trióxido de 
enxofre na reação: 
2 SO2(g) + O2(g) → 2 SO3(g) 
 
6. Os aminoácidos são os tijolos de construção das moléculas de proteínas, que são 
moléculas com longas cadeias. Eles são oxidados, no organismo, a uréia, dióxido de 
carbono e água líquida. Será que essa reação é uma fonte de calor para o corpo? 
Prediga a entalpia padrão de reação da oxidação do aminoácido mais simples, a glicina 
(NH2CH2COOH), até uréia (H2NCONH2), dióxido de carbono e água: 
2 NH2CH2COOH(s) + 3 O2(g) → H2NCONH2(s) + 3 CO2(g) + 3 H2O(l) 
Dados: Hfº (H2NCONH2(s)) = -333,51 kJ/mol; Hfº (CO2(g)) = -393,51 kJ/mol; 
Hfº (H2O(l)) = -285,83 kJ/mol; Hfº (NH2CH2COOH(s))= -532,9 kJ/mol; Hfº (O2(g)) = 0 
 
7. A reação para a produção do combustível sintético “gás de água” a partir de carvão 
é 
C(s) + H2O(g) → CO(g) + H2(g) 
Calcule a energia livre padrão de reação a 25ºC. Assumindo que Hº e Sº não são 
afetados por mudanças de temperatura, calcule a temperatura na qual Gº=0. 
 
8. a) A produção de gás de água, combustível industrial de baixa qualidade e baixo 
custo, é um processo exotérmico ou endotérmico? A reação é 
C(s) + H2O(g) → CO(g) + H2(g) 
b) Calcule a variação de entalpia na produção de 200 L de hidrogênio a 500 Torr e 65ºC 
por meio desta reação. 
 
9. Calcule a entalpia padrão de reação, a entropia e a energia livre para a reação de 
oxidação da magnetita a hematita. Confirme se o valor obtido das energias livres de 
formação são os mesmos que os obtidos a 298K usando a relação Gº=Hº - TSº 
2Fe3O4(s) + 1/2O2(g) → 3Fe2O3(s) 
 
10. Qual o óxido de ferro termodinamicamente mais estável no ar, Fe3O4(s) ou Fe2O3(s)? 
Justifique sua escolha. 
 
11. Um antisséptico comum usado para cortes e arranhões é uma solução de peróxido 
de hidrogênio a 3% em água. O oxigênio que borbulha da solução de peróxido de 
hidrogênio quando ele se decompõe em oxigênio e água ajuda a limpar a ferida. Dois 
possíveis métodos de síntese industrial do peróxido de hidrogênio são 
H2(g) + O2(g) → H2O2(l), que usa um metal como o paládio ou o composto orgânico 
quinona como catalisador e 
2 H2O(l) + O2(g) → 2H2O2(l) 
a) Em 298 K e 1 atm, que método libera mais energia por mol de O2? 
b) Que método tem a energia livre de Gibbs padrão mais negativa? 
 
12. Sem realizar cálculos, prediga se ocorre um aumento ou diminuição de entropia 
em cada um dos seguintes processos: 
 
a) Cl2(g) + H2O(l) → HCl(aq) + HClO(aq) 
b) Cu3(PO4)2(s) → 3 Cu2+(aq) + 2PO43-(aq) 
c) SO2(g) + Br2(g) + 2H2O(l) → H2SO4(aq) + 2HBr(aq)