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Lista de Exercícios Resolvidos–Termoquímica 1. Se deseja aquecer água para fazer café. Que quantidade de calor (em joules) será necessária para elevar a temperatura de 0,180 kg de água (suficiente para uma xícara de café) de 27°C para 98°C. Admita que o calor específico da água seja 4,18 J,g-1.°C-1, Resposta: Q = m x c x ΔT = 180 g x 4,18 J,g-1.°C-1 x (98 -27)°C = 53,7 kJ 2. Quando o vapor d'água se condensa a água líquida há o desprendimento de 2,26 kJ de calor por grama. O calor da condensação de 124 g de vapor de água é usado para aquecer um aposento com 6,44 x 104 g de ar. O calor específico do ar, na pressão ambiente, é 1,015 J.g-1.°C-1. Qual a variação de temperatura do ar, admitindo-se que o calor cedido pelo vapor seja integralmente absorvido pelo ar? Resposta: Calor fornecido pelo vapor = 124 g x 22260 J.g-1 = 280240 J Calor absorvido pelo ar = 6,44 x 104 g x 1,015 J.g-1.°C-1 x ΔT ΔT = 280240 J = 4,3°C 6,44 x 104 g x 1,015 J.g-1.°C-1 3. A arabinose é completamente queimada em oxigênio C5H10O5(s) + 5 O2(g) → 5 CO2(g) + 5 H2O(l) 0,548 g de arabinose libera 8,5 kJ de calor. Determine a variação de entalpia da reação. Resposta: Massa molar da arabinose = 150 g.mol-1 Número de moles de arabinose = 0,548 g = 3,653 x 10-3 mol 150 g.mol-1 ΔH = 8,5 kJ = - 2326,8 kJ 3,653 x 10-3 mol 4. Use a seguintes equações N2(g) + 2 O2(g) → N2O4(g) ΔH° = + 9,2 kJ N2(g) + 2 O2(g) → 2 NO2(g) ΔH° = + 33,2 kJ Para calcular a variação de entalpia para a reação 2 NO2(g) → N2O4(g) Resposta: 2 NO2(g) → N2(g) + 2 O2(g) ΔH° = - 33,2 kJ N2(g) + 2 O2(g) → N2O4(g) ΔH° = + 9,2 kJ 2 NO2(g) → N2O4(g) ΔH° = - 24 kJ 5. Uma amostra de 65 mL de solução 0,6 M de HI a 18,5°C é misturada com 84 mL de uma solução contendo excesso de KOH a 18,5°C em um calorímetro de isopor . A reação HI(aq) + KOH(aq) → KI(aq) + H2O(l) tem lugar, e a temperatura sobe para 22°C . Calcule a variação de entalpia para a reação. Considere o calor especifico do meio igual a 4,184 J.g-1.°C-1. Resposta: Número de moles de HI = 0,6 mol.L-1 x 0,065 L = 0,039 mol Q = (65 + 84) g x 4,184 J.g-1.°C-1 x (22 – 18,5)°C = 2182 J ΔH° = 2182 J = - 55947 J.mol-1 = - 56 kJ.mol-1 0,039 mol 6. Quanto calor é necessário para converter um bloco de gelo de 28 g a -30°C em vapor a 150°C? A entalpia de fusão do gelo a 0°C é 333 J.g-1. A entalpia de vaporização da água a 100°C é 2260 J.g-1. O calor especifico do gelo é 2,06 J.g-1.°C-1 . O calor especifico da água é .4,184 J.g-1.°C-1, o calor específico do vapor de água é 2,01 J.g-1.°C-1 Resposta: Q1 = 28 g x 2,06 J.g -1.°C-1 x 30°C = 1730 J Q2 = 28 g x 333 J.g -1 = 9324 J Q3 = 28 g x 4,184 J.g -1.°C-1 x 100°C = 11715 J Q4 = 28 g x 2260 J.g -1 = 63280 J Q5 = 28 g x 2,01 J.g -1.°C-1 x 50°C = 2814 J QTOTAL = 88863 J Lista de Exercícios Resolvidos– Termoquímica 1. Uma grande colher de ferro, com 1,51 kg, é aquecida até 178°C numa estufa. Imagine que a colher se esfria até a temperatura ambiente, a 28°C. Que quantidade de energia térmica (em joules) deve ser removida para conseguir-se este resfriamento? O calor especifico do ferro é 0,45 J.g-1.°C-1. Resposta: Q = 1510 g x 0,45 J.g-1.°C-1 x (178 – 28)°C = 101925 J 2. Quando o gelo, a 0°C, funde-se em água líquida, a 0°C, absorve 334 J de calor por grama. Suponha que o calor necessário para fundir 35 g de gelo é absorvido pela água contida num copo. Se a massa desta água for 210 g e se a temperatura for 26°C, qual a temperatura final da água? (Não se esqueça dos 35 g de água, a 0°C, proveniente do gelo). Resposta: Calor absorvido pela fusão do gelo = 35 g x 334 J.g-1 = 11690 J Calor absorvido pela água resultante da fusão do gelo= 35 g x 4,184 J.g-1°C-1 x Tf Calor perdido pela água = 210 g x 4,184 J.g-1.°C-1 ( 26 – Tf)°C Balanço Térmico : 11690 J + 146,44Tf = 22845 J - 878,64Tf (146,44 + 878,64)Tf = (22845 - 11690) Tf = 11155 = 10,88°C = 11°C 1025 3. Numa experiência queimam-se 3,58 g de ácido acético, CH3COOH, de acordo com a equação CH3COOH(l) + 2 O2(g) → 2 CO2(g) + 2 H2O(l) liberando 52,0 kJ. Determine a variação de entalpia da reação. Resposta: Massa molar do CH3COOH = (2 x 12) + ( 4 x 1) + ( 2 x 16) = 60 g.mol -1 Número de moles de CH3COOH = 3,58 g = 0,0597 mol 60 g.mol-1 ΔH = 52,0 kJ = - 871 kJ 0,0597 mol 4. Use as seguintes equações C(grafite) + O2(g) → CO2(g) ΔH° = - 393,5 kJ 2 CO(g) + O2(g) → 2 CO2(g) ΔH° = -566,0 kJ Para calcular a variação de entalpia da reação 2 C(grafite) + O2(g) → 2 CO(g) Resposta: 2 C(grafite) + 2 O2(g) → 2 CO2(g) ΔH° = - 787 kJ 2 CO2(g) → 2 CO(g) + O2(g) ΔH° = + 566 kJ 2 C(grafite) + O2(g) → 2 CO(g) ΔH° = - 221 kJ 5. A combustão do metano, CH4, é representada pela equação CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l) ΔH° = - 890 kJ Que massa de massa deve ser queimada para produzir 1,0 GJ de calor. 1 GJ = 109 J. Resposta: Número de moles de CH4 = 1,0 x 10 6 kJ = 1123,6 mol 890 kJ.mol-1 Massa de CH4 = 1123,6 mol x 16 g.mol -1 = 17997 g = 18 kg 6. Um produto comercial conhecido como “resfriador instantâneo de carros” contém uma mistura de 10%(p/p) de etanol, C2H5OH e 90%(p/p) de água. Quando o interior do carro está muito quente, nebuliza-se o “resfriador “ e o interior fica logo menos quente. Há transferência de calor do ar quente para o líquido e provoca-se assim a evaporação do liquido. Para fazer a temperatura do ar cair de 55°C para 25°C, é necessário que o ar ceda 3,6kJ de calor. Quantos gramas da mistura etanol-água devem ser usados para absorver este calor? A entalpia de vaporização do etanol é 850 J.g-1 e a da água 2360 J.g- 1. . Resposta: Seja x a massa da mistura . Então , (0,1x x 850 ) + ( 0,9x x 2360) = 3600 J 85 + 2124x = 3600 2209x = 3600 x = 1,63 g
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