Exercicios Resolvidos Termoquimica

Prévia do material em texto

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