Calorimetria termodinâmica química AULAS 05 A 08

Prévia do material em texto

QUÍMICA
F B O N L I N E . C O M . B R
//////////////////
Professor(a): Antonino Fontenelle
assunto: CAlorimetriA – termodinâmiCA químiCA
frente: químiCA ii
002.482 - 128753/18
AULAS 05 A 08
EAD – ITA
Resumo Teórico
Calorimetria
Capacidade calorífica
A capacidade calorífica nos diz quanto calor é absorvido 
por grau Celsius de aumento da temperatura. Sua importância em 
calorimetria é que nos permite determinar a quantidade de energia 
transferida a partir da variação de temperatura, que é facilmente 
mensurável. A capacidade calorífica de um calorímetro é uma 
quantidade empírica e é medida em um experimento diferente.
A capacidade calorífica de uma substância pura (C) 
pode ser expressa em função da quantidade existente da 
substância. Se expressarmos em função da massa da amostra, 
teremos a capacidade calorífica específica (também chamada 
de calor específico e aqui representada por C
s
). Se a expressão 
é realizada em função da quantidade de matéria da substância, 
teremos a capacidade calorífica molar (aqui representada por C
m
). 
Assim, podemos resumir:
C
C
m
e C
C
n
s m= =
onde m é a massa da amostra e n é o número de moles da amostra.
Na equação matemática básica da calorimetria sabemos que: 
q = C ⋅ ∆T. Diante do exposto anteriormente, podemos afirmar que:
q m C T ou q n C Ts m= ⋅ ⋅ ∆ = ⋅ ⋅ ∆
Num calorímetro típico, a capacidade calorífica é expressa para 
um conjunto complexo de substâncias e materiais, como isopor, vidro e 
uma certa quantidade de água. Portanto, sua capacidade calorífica (Ccal) 
deve ser calculada experimentalmente para cada situação particular.
Quando se utiliza a capacidade calorífica de um calorímetro, 
não se expressa essa grandeza por mol ou por massa, e sim em unidade 
de energia por variação de temperatura, como kJ/°C ou ainda kcal/°C.
Quando se trata de uma reação química, as partículas 
reacionais constituem o sistema e tudo o mais ao redor constitui a 
sua vizinhança (ou ambiente). É na vizinhança onde se realizam as 
medidas necessárias, como por exemplo, as medidas de variação de 
temperatura. Assim, podemos considerar que o calorímetro seja a 
vizinhança de um sistema reacional qualquer e, dessa forma, deve 
aquecer (se a reação liberar calor) ou resfriar (caso a reação absorva 
calor). Podemos, enfim, utilizar a expressão: q = –qcal, que nos diz 
que o calor liberado (ou absorvido) pela reação deve ser absorvido (ou 
liberado) pelo calorímetro, que atua como vizinhança.
Observações:
1) Existem calorímetros que promovem reações em condições 
de pressão constante (os mais comuns). Nesse caso, o calor 
transferido pela reação (q) será igual à variação de entalpia 
(∆H) da reação. Outros calorímetros promovem reações 
em condições de volume constante (como as bombas 
calorimétricas). Nessa situação, normalmente utilizada para 
reações com gases, o calor trocado pela reação é igual à 
variação de energia interna (∆E ou ∆U).
2) Na imensa maioria dos casos, o valor do calor trocado em 
condições de pressão constante (∆H) é bem próximo do valor 
do calor trocado em condições de volume constante (∆E).
3) A capacidade calorífica de uma substância pode ser 
estimada a partir das chamadas curvas de aquecimento, 
onde se expressa um gráfico temperatura versus calor 
fornecido. A seguir, como ilustração, temos a curva de 
aquecimento para a água:
Te
m
pe
ra
tu
ra
 (º
C
) 100
0
Sólido Líquido Evaporação do líquido Vapor
40,7kJ · mol–17
,5
kJ
 · 
m
ol
–1
 
6,
01
kJ
 · 
m
ol
–1
 
D
Calor fornecido
Fu
sã
o 
de
 S
ól
id
o
Ponto de
ebulição
Ponto de
ebulição
Ponto de
congelamento
Ponto de
congelamento
A capacidade calorífica molar de substâncias aumenta com o 
aumento da complexidade molecular, da massa molar e das 
interações intermoleculares. É de se esperar que o C
m
 de um 
líquido seja superior ao C
m
 da mesma substância gasosa e ao 
C
m
 da mesma substância sólida.
4) A outra forma de se medir a quantidade de calor trocado em 
um processo é a variação de energia interna (∆E ou ∆U), que 
corresponde ao calor trocado em condições de temperatura 
e volume constantes (para processos químicos). A variação 
de energia interna se relaciona com a variação de entalpia 
através da 1ª Lei da Termodinâmica:
 ∆H = ∆E + , onde é o trabalho realizado pela expansão 
(ou compressão) dos gases na reação, e pode ser calculado 
como:
 • = P · ∆V = ∆n · R · T, para sistemas onde haja ao menos 
um componente gasoso, sendo ∆n a variação dos números 
de moles gasosos (coeficientes) no processo.
 • ≅ 0, para processos onde não há gases.
2F B O N L I N E . C O M . B R
//////////////////
Módulo de estudo
002.482 - 128753/18
Exercícios
01. (UFMG) A dissolução de cloreto de sódio sólido em água foi 
experimentalmente investigada, utilizando-se dois tubos de ensaio, 
um contendo cloreto de sódio sólido e, o outro, água pura, ambos 
à temperatura ambiente. A água foi transferida para o tubo que 
continha o cloreto de sódio. Logo após a mistura, a temperatura 
da solução formada decresceu pouco a pouco.
Considerando-se essas informações, é correto afirmar que:
A) a entalpia da solução é maior que a entalpia do sal e da água 
separados.
B) o resfriamento do sistema é causado pela transferência de calor 
da água para o cloreto de sódio.
C) o resfriamento do sistema é causado pela transferência de calor 
do cloreto de sódio para a água.
D) o sistema libera calor para o ambiente durante a dissolução.
02. (Fuvest) Uma das reações que ocorrem na obtenção de ferro, 
a partir da hematita, é:
Fe
2
O
3(s)
 + 3CO
(g)
 → 3CO
2(g)
 + 2Fe
(s)
 O calor liberado por essa reação é cerca de 29 kJ por mol 
de hematita consumida. Supondo que a reação se inicie à 
temperatura ambiente (25 °C) e que todo esse calor seja absorvido 
pelo ferro formado (o qual não chega a fundir), a temperatura 
alcançada por este é da ordem de:
Dado:
 Calor requerido para elevar de 1 °C a temperatura de um mol de 
ferro = 25J/mol °C.
A) 1 · 102 °C
B) 2 · 102 °C
C) 6 · 102 °C
D) 1 · 103 °C
E) 6 · 103 °C 
03. (Efomm) Um painel coletor de energia solar para aquecimento 
residencial de água, com 60% de eficiência, tem superfície 
coletora com área útil de 20 m2. A água circula em tubos fixados 
sob a superfície coletora. Suponha que a intensidade da energia 
solar incidente seja de 20 · 103 w/m2 e que a vazão de suprimento 
de água aquecida seja de 6,0 litros por minuto.
 Assinale a opção que indica, aproximadamente, a variação da 
temperatura da água.
Dados: c
água
 = 1,0 cal/g ºC e 1 cal = 4,2 J.
A) 12,2 ºC
B) 22,7 ºC
C) 37,3 ºC
D) 45,6 ºC
E) 57,1 ºC
04. (UPF) Qual a quantidade de calor que devemos fornecer a 200 g 
de gelo a –20 ºC para transformar em água a 50 ºC? 
Dados: C
gelo
 = 0,5 cal/g · ºC; C
água
 = 1 cal/g · ºC; L
fusão
 = 80 cal/g.
A) 28 kcal.
B) 26 kcal.
C) 16 kcal.
D) 12 kcal.
E) 18 kcal.
05. (AFBJ) Num cilindro, provido de um pistão móvel sem atrito, 
é realizada a combustão completa de gás metano, formando 
produtos gasosos.
 A temperatura no interior do cilindro é mantida constante desde 
a introdução dos reagentes até o final da reação.
Considere as seguintes afirmações:
I. O trabalho realizado pelo sistema é igual a zero;
II. A variação da energia interna do sistema é igual a zero;
III. A variação da entalpia do sistema é igual à variação da energia 
interna;
IV. A quantidade de calor trocada entre o sistema e a vizinhança 
é igual a zero.
Dessas afirmações, estão corretas:
A) apenas I e III.
B) apenas I e IV.
C) apenas I, II e III.
D) apenas II e IV.
E) apenas III e IV.
06. (Fac. Albert Einstein - Medicina) Sabe-se que um líquido possui 
calor específico igual a 0,58 cal/g · ºC. Com o intuito de descobrir 
o valor de seu calor latente de vaporização, foi realizado um 
experimento onde o líquido foi aquecido, por meio de uma fonte 
de potência uniforme, até sua total vaporização, obtendo-se o 
gráfico a seguir. O valor obtido para o calor latente de vaporização 
do líquido, em cal/g, está mais próximo de
0 10 54
θ(ºC)
t (min)
78
A) 100
B) 200
C) 540
D) 780
07. (Efomm) Em um cilindro isolado termicamente por um pistão de 
peso desprezível, encontra-se m = 30 g de água a uma temperatura 
de 0 ºC. A área do pistão é S = 512 cm2, a pressão externa é p = 1 atm. 
Determine a que altura, aproximadamente, eleva-se o pistão, 
se o aquecedor elétrico, que se encontra no cilindro, desprende 
Q = 24.200 J.
 Dados: Despreze a variação do volume de água; 1 cal = 4,2 J; 
R = 0,082 atm · L/mol · K; M
H2O
 = 18 g/mol; c
água
 = 1,0 cal/g ºC; 
L
vapor
 = 540 cal/g.
A) 1,6 cm
B) 8,0 cm
C) 17,0 cm
D) 25,0 cm
E) 32,0 cm
3 F B O N L I N E . C O M . B R
//////////////////
002.482 - 128753/18
Módulo de estudo
08. (P. Atkins e L. Jones – ADAPTADA) Foi determinada a capacidade 
calorífica, a pressão constante, de um calorímetro como 6,27 kJ/°C. 
A combustão de 1,84 g de magnésio metálico levou a temperatura de 
21,30 °C a 28,56 °C. Calcule a variação de entalpia para a reação: 
2Mg
(s)
 + O
2(g)
 → 2MgO
(s)
.
09. (ITA) 300 gramas de gelo a 0 °C foram adicionados a 400 gramas 
de água a 55 °C. Assinale a opção correta para a temperatura 
final do sistema em condição adiabática.
 Dados: calor de fusão do gelo = 80 cal g–1; calor específico do 
gelo = 0,50 cal g–1K–1; calor específico da água líquida = 1 cal g–1K–1.
A) –4 °C
B) –3 °C
C) 0 °C
D) +3 °C
E) +4 °C
10. Determine a temperatura de equilíbrio térmico quando, em um 
calorímetro de capacidade calorífica desprezível, são misturados 
36 g de gelo, a – 20 °C, com 108 g de água líquida a 45 °C. 
São conhecidos os valores das capacidades caloríficas molares 
de H
2
O
()
 e H
2
O
(s)
, iguais a, respectivamente, 80 J · mol–1 · K–1 
e 40 J · mol–1 · K–1, e a entalpia de fusão do gelo, igual a + 6,0 
kJ·mol–1.
11. 50,0 mL de NaOH
(aq)
 0,500 mol/L e 50,0 mL de HNO
3(aq)
0,500 mol/L, 
ambos inicialmente a 18,6 °C, são misturados e agitados em 
um calorímetro, que tem capacidade calorífica igual a 525 J/°C, 
quando vazio. A temperatura da mistura atingiu 20,0 °C.
A) Qual é a variação de entalpia para a reação de neutralização?
B) Qual é a variação de entalpia para a reação de neutralização em 
kJ/mol de HNO
3
? Considere as soluções suficientemente diluídas 
para que suas densidades e capacidades caloríficas sejam iguais 
às da água pura.
12. Observe as reações a seguir e as afirmações a respeito das medidas 
dos calores de reação:
I. H
2(g)
 + C
2(g)
 → 2HC
(g)
 ∆H = ∆U
II. CaCO
3(s)
 → CaO
(s)
 + CO
2(g)
 ∆H < ∆U
III. N
2(g)
 + 2O
2(g)
 → 2NO
2(g)
 ∆H > ∆U
IV. CO
(g)
 + 3H
2(g)
 → CH
4(g)
 + H
2
O
(g)
 ∆H < ∆U
Estão corretos:
A) I, II, III e IV. B) III e IV, somente.
C) I, III e IV, somente. D) I, II e III, somente.
E) I e IV, somente.
13. Em um sistema pistão-êmbolo (que se move sem atrito), ocorre, em 
fase gasosa, a decomposição do peróxido de hidrogênio em água 
e O
2
. Sabe-se que essa reação é exotérmica. O sistema é mantido 
em temperatura constante de 25 °C durante todo o experimento. 
Sobre essa reação, são feitas as seguintes afirmações:
I. O êmbolo não muda de posição, já que a temperatura se 
mantém constante e, portanto, não realiza trabalho;
II. A variação da energia interna é nula;
III. O sistema libera menos calor em pressão constante que em 
volume constante;
IV. O sistema troca calor com as vizinhanças.
Está(ão) correta(s), somente:
A) I, II e III B) II e III
C) IV D) III e IV
E) I e II
14. Duas soluções aquosas, inicialmente a 25,0 °C, foram misturadas 
em um calorímetro de capacidade calorífica desprezível. Uma das 
soluções consistia de 400 mL de uma solução de ácido acético 
(CH
3
COOH) de concentração 0,2 mol · L–1. A outra, continha 
100 mL de solução aquosa 0,5 mol · L–1 em NaOH. Após a mistura, 
a temperatura subiu até 25,8 °C. Qual o calor liberado na reação 
de neutralização, expresso em kJ · mol–1 de ácido? Admita que 
as densidades das soluções iniciais sejam de 1,0 g · cm–3 e suas 
capacidades caloríficas sejam iguais a 4,0 J · g–1 · K–1.
A) 32
B) 20
C) 44
D) 52
E) 56
15. (UFG) Em um recipiente com paredes perfeitamente condutoras 
de calor, encontra-se uma solução altamente concentrada de 
ácido clorídrico à temperatura de 27 °C e à pressão atmosférica. 
Certa quantidade de pó de magnésio é colocada na solução e, 
imediatamente depois, o recipiente é tampado com um pistão de 
massa desprezível, que fica em contato com a superfície do líquido 
e que pode deslizar sem atrito ao longo do recipiente. Quando 
a situação de equilíbrio é alcançada, observa-se que o magnésio 
reagiu completamente com o ácido e que o pistão levantou-se 
em relação à superfície da solução devido à produção de gás. 
Sabendo que, no processo todo, o sistema realizou um trabalho 
de 240 J, e considerando o gás produzido como ideal, conclui-se 
que a massa, em gramas, de magnésio, inicialmente colocada na 
solução, foi: 
 Dados: R ≈ 8,0 J / Kmol; Mg =24,30.
A) 0,243
B) 0,486
C) 0,729
D) 1,215
E) 2,430
16. Observe as reações de combustão propostas para o etanol 
líquido:
Reação 1: C
2
H
5
OH
()
 + 3 O
2(g)
 → 2 CO
2(g)
 + 3 H
2
O
()
 ∆H
1
 e ∆E
1
Reação 2: C
2
H
5
OH
()
 + 2 O
2(g)
 → 2 CO
(g)
 + 3 H
2
O
()
 ∆H
2
 e ∆E
2
 Assinale a alternativa incorreta, sobre as relações propostas:
A) |∆H
1
| > |∆E
1
|
B) |∆H
2
| = |∆E
2
|
C) |∆H
1
| > |∆E
2
|
D) |∆E
1
| > |∆E
2
|
E) |∆H
2
| > |∆E
1
|
17. Em um cilindro provido de pistão móvel e sem atrito, é realizada 
a combustão incompleta de eteno (C
2
H
4
) gasoso, formando CO e 
água gasosos. A temperatura é mantida constante durante todo 
o processo. Assinale a alternativa falsa.
A) Há realização de trabalho de expansão com a formação de 
produtos gasosos.
B) A variação de entalpia é maior que a variação de energia interna.
C) A variação de entalpia (em módulo) é menor que a variação 
de energia interna (em módulo).
D) A variação da energia interna é nula.
E) Há troca de calor entre o sistema e a vizinhança.
4 F B O N L I N E . C O M . B R
//////////////////
002.482 - 128753/18
Módulo de estudo
18. Quando 3,20 g de álcool etílico, C
2
H
5
OH
()
, são queimados em uma 
bomba calorimétrica contendo 3,50 kg de água, a temperatura 
sobe 5,52 ºC. A capacidade calorífica do calorímetro vazio é de 
2550 J/ºC e a capaciadade calorífica específica da água é de 4,2 
J/g·ºC. Considere a variação de volume entre produtos e reagentes 
desprezível e calcule o ∆H para a combustão completa do álcool 
etílico, em kJ/mol.
A) – 1369
B) – 1166
C) – 278
D) – 202
E) – 95
19. Em um calorímetro adiabático, com capacidade térmica 
desprezível, são misturados um volume V
1
 de uma solução 1,0 
mol/L de ácido nítrico (HNO
3
), com uma solução 2,0 mol/L de 
NaOH de volume V
2
. As seguintes misturas foram realizadas:
I. V
1
 = 100 mL e V
2
 = 50 mL e elevação de temperatura ∆T
1
.
II. V
1
 = 100 mL e V
2
 = 100 mL e elevação de temperatura ∆T
2
.
III. V
1
 = 50 mL e V
2
 = 25 mL e elevação de temperatura ∆T
3
.
 É verdadeira a relação:
A) ∆T
1
 ≅ ∆T
3
 > ∆T
2
B) ∆T
1
 > ∆T
2
 ≅ ∆T
3
C) ∆T
1
 ≅ ∆T
2
 > ∆T
3
D) ∆T
2
 > ∆T
1
 > ∆T
3
E) ∆T
1
 ≅ ∆T
2
 ≅ ∆T
3
20. Observe as assertivas sobre capacidades caloríficas molares (C
m
) 
de alguns materiais e substâncias:
I. C
m
 (NO
2
 gasoso) > C
m
(NO gasoso)
II. C
m
 (CH
3
OH líquido) > C
m
(CH
4
 gasoso)
III. C
m
 (A
2
O
3
 sólido) > C
m
(A sólido)
IV. C
m
 (Cu sólido) > C
m
(Cu
2
O sólido)
 São verdadeiras, somente:
A) I e II
B) I, II e IV
C) III e IV
D) II e IV
E) I, II e III
21. (UPE-SSA 2) Um aprendiz de cozinheiro colocou 1,0 litro de água 
em temperatura ambiente (25 ºC) em uma panela sem tampa e 
a deixou aquecendo em um fogão elétrico, sobre uma boca de 
potência de 2 000 W.
 Considerando-se que toda a energia fornecida pela boca é 
absorvida pela água, qual o tempo mínimo aproximado em que 
toda a água evapora?
Dados:
calor latente de vaporização da água = 2.256 kJ/kg
calor específico da água = 4,2 kJ/kgºC
densidade da água = 1.000kg/m3
A) 18,2 min
B) 21,4 min
C) 36,0 min
D) 42,7 min
E) 53,8 min
22. (UFMG) Um béquer aberto, contendo acetona, é mergulhado em 
outro béquer maior, isolado termicamente, o qual contém em 
água, conforme mostrado na figura a seguir.
 A temperatura da água é monitorada durante o processo de 
evaporação da acetona, até que o volume desta se reduz à metade 
do valor inicial.
 Assinale a alternativa cujo gráfico descreve qualitativamente a 
variação da temperatura registrada pelo termômetro mergulhado 
na água, durante esse experimento.
termômetro
água
acetona
isolante
térmico
A) B 
 
te
m
pe
ra
tu
ra
tempo 
te
m
pe
ra
tu
ra
tempo
C) D) 
 
te
m
pe
ra
tu
ra
tempo 
te
m
pe
ra
tu
ra
tempo
23. (ITA) Em um cilindro, provido de um pistão móvel sem atrito, 
é realizada a combustão completa de carbono (grafita). 
A temperatura no interior do cilíndro é mantida constante, desde 
a introdução dos reagentes até o final da reação.
 Considere as seguintes afirmações:
I. A variação da energia interna do sistema é igual a zero;
II. O trabalho realizado pelo sistema é igual a zero;
III. A quantidade de calor trocada entre o sistema e a vizinhança 
é igual a zero;
IV. A variação da entalpia do sistema é igual à variação da energia 
interna.
 Dessas afirmações, está(ão) correta(s):
A) apenas I. 
B) apenas I e IV.
C) apenas I, II e III. 
D) apenas II e IV.
E) apenas III e IV.
5 F B O N L I N E . C O M . B R
//////////////////
002.482 - 128753/18
Módulo de estudo
24. Da hematita obtém-se ferro. Uma das reações do processo é a 
seguinte:
Fe
2
O
3
 + 3 CO → 3 CO
2
 + 2 Fe
 Nessa reação, cada mol de hematita libera 30 · 103J na forma de 
calor. O ferro formado absorve 80% desse valor, aquecendo-se. 
São necessários 25 J por mol de ferro resultante para elevar 
sua temperatura de 1 ºC. Supondo que a reação teve início à 
temperatura de 30 ºC e que a massa de ferro resultante não 
apresentou sinais de fusão, a temperatura final do ferro é igual a:
A) 630 ºC
B) 510 ºC.
C) aproximadamente 30,5 ºC.
D) 990 ºC.
E) 960 ºC.
25. Sejam as seguintes reações:
1. 2 H
2
O
2(g)
 → 2 H
2
O
(g)
 + O
2(g)
2. C
(s)
 + CO
2(g)
 → 2 CO
2(g)
3. H
2(g)
 + I
2(g)
 → 2 H|
(g)
4. C
2
H
5
OH
()
 + 3 O
2(g)
 → 2 CO
2(g)
 + 3 H
2
O
()
 Sabendo que apenas a reação 2 é endotérmica, assinale quais as 
reações em que |∆H| > |∆U|:
A) 1 e 2, apenas. B) 3 e 4, apenas.
C) 2 e 4, apenas. D) 1 e 3, apenas.
E) 1 e 4, apenas.
26. A 25 ºC e 1 atm, considere o respectivo efeito térmico associado 
à mistura das soluções relacionadas a seguir:
I. 500 mL de solução aquosa 1 milimolar de ácido clorídrico com 
500 mL de solução aquosa 1 milimolar de hidróxido de sódio;
II. 500 mL de solução aquosa 1 milimolar de ácido clorídrico com 
500 mL de solução aquosa 1 milimolar de hidróxico de amônio;
III. 400 mL de solução aquosa 1 milimolar de ácido clorídrico com 
600 mL de solução aquosa 1 milimolar de hidróxido de amônio;
IV. 400 mL de solução aquosa 1 milimolar de ácido clorídrico com 
600 mL de solução aquosa 1 milimolar de ácido cloridrico.
 Qual das opções abaixo apresenta a ordem decrescente correta 
para o efeito térmico observado em cada uma das misturas acima?
A) I, III, II e IV B) IV, II, III e I
C) I, II, III e IV D) I, IV, III e II
E) III, II, IV e I
27. (ITA) Amostras de massas iguais de duas substâncias, I e II, foram 
submetidas independentemente a um processo de aquecimento, 
em atmosfera inerte e à pressão constante. O gráfico abaixo 
mostra a variação da temperatura em função do calor trocado 
entre cada uma das amostras e a vizinhança.
 Dados: ∆H
f
 e ∆H
v 
, representam as variações de entalpia de fusão 
e de vaporização, respectivamente, e C
p
 é o calor específico.
 Assinale a opção errada em relação à comparação das grandezas 
termodinâmicas.
A) ∆H
f
(I) < ∆H
f
(II) B) ∆H
v
(I) > ∆H
v
(II)
C) C
p
, I
(s)
 < C
p
, II
(s) 
D) C
p
, II
(g)
 < C
p
, I
(g)
E) C
p
, II
()
 < C
p
, I
()
28. (Efomm) Em um dia muito quente, em que a temperatura 
ambiente era de 30 ºC, sr. Aldemir pegou um copo com volume 
de 194 cm3 de suco, à temperatura ambiente, e mergulhou, nele, 
dois cubos de gelo de massa 15 g cada. O gelo estava a – 4 ºC e 
se fundiu por completo. Supondo que o suco tem o mesmo calor 
específico e densidade que a água e que a troca de calor ocorra 
somente entre o gelo e o suco, qual a temperatura final do suco 
do sr. Aldemir?
 Assinale a alternativa correta.
 Dados: c
água
 = 1,0 cal/gºC ; c
gelo
 = 0,5 cal/gºC e L
gelo
 = 80 cal/g.
A) 0 ºC B) 2 ºC
C) 12 ºC D) 15 ºC
E) 26 ºC
29. Em uma solução aquosa, ocorre a reação A
(aq)
 + B
(aq)
 → C
(aq)
. Em 
um calorímetro tipo copo aberto, com capacidade calorífica de 
400 J/ºC, ainda vazio, são colocados 100 mL de solução 0,05 mol/L 
em A e 200 mL de solução 0,03 mol/L em B, que se combinam 
e elevam a temperatura da solução final em 2 ºC. Determine 
a variação de entalpia para a reação ocorrida no calorímetro, 
em kJ/mol de A. Considere as densidades das soluções iguais a 
1 g · cm–3 e suas capacidades caloríficas iguais a 4 J·g–1·(C)–1.
A) – 320 B) – 640
C) – 1280 D) – 3200
E) – 6400
30. (Fuvest) Em um experimento para determinar o número x de 
grupos carboxílicos na molécula de um ácido carboxílico, volumes 
de soluções aquosas desse ácido e de hidróxido de sódio, de 
mesma concentração, em mol/L, à mesma temperatura, foram 
misturados de tal forma que o volume final fosse sempre 60 mL. 
Em cada caso, houve liberação de calor. No gráfico a seguir, estão 
as variações de temperaturas (∆T) em função dos volumes de ácido 
e base empregados:
 Partindo desse dados, pode-se concluir que o valor de x é
A) 1 B) 2
C) 3 D) 4
E) 5
 Nesse experimento, o calor envolvido na dissociação do ácido e 
o calor de diluição podem ser considerados desprezíveis
6 F B O N L I N E . C O M . B R
//////////////////
002.482 - 128753/18
Módulo de estudo
Gabarito
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10
A C E A A B C – C –
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
– E D A E E D A A E
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
B B D B C C B D B C
– Demonstração.
Resoluções
01. Se a temperatura da solução formada decresce pouco a pouco, 
significa dizer que a vizinhança está perdendo calor para que 
possa haver o processo de dissolução no sistema. Dessa forma, 
podemos concluir:
sistema recebe
calor da vizinhança
dissolução
endotérmica
entalpia da solução > 
entalpia do sal e água 
reparados
∆H > 0
123
 Resposta: A
02. Para 1 mol de hematita, temos a formação de 2 mols de Fe
(s)
 e 
29 kg de energia. Entretanto, 50 J elevam em 1 ºC a temperatura 
de 2 mols de ferro.
 Logo, para 2 mols de Fe
(s)
 
 50 J → 1 °C
 29000 J → T ∴ T = 580 °C ≈ 6 · 102 °C
 Resposta: C
03. i) Calcúlo da quantidade de energia solar disponível em 1 minuto:
 Pot
w
m
m w
J
s
E
J
s
s J
= ⋅ ⋅ = ⋅ = ⋅
= ⋅ ⋅ = ⋅
2 10 20 4 10 4 10
4 10 60 24 10
3
2
2 4 4
4 5
 Porém, desse quantidade, apenas 60% é efetivamente útil.
 Logo:
 
E J J caltilú = ⋅ ⋅ = ⋅ ≅ ⋅
60
100
24 10 144 10 3 43 105 4 5,
 ii) Cálculo da variação de temperatura da água:
 
3 43 10 6000
1
57 15, , ”C⋅ = ⋅
⋅ °
⋅ ∴ ≅cal g
cal
g C
T T∆ ∆
 Resposta: E
04 
gelo – 20 °C →
gelo 0 °C
água 0 ° →
água 50 °C
de fusão
do gelo
Q
total
 = Q
sensível
 + Q
latente
 + Q
sensível
 Q
total
 = m
gelo
 · C
gelo
 · (0 – (– 20°)) + m
gelo
 · L
fusão
 + m
água
 · C
água
 · (50° – 0°)
 Q
total
 = 200 · 0,5 · 20 + 200 · 80 + 200 · 1 · 50 = 28 kcal
 Resposta: A
05. i) A reação a ser analisada é a seguinte:
 1CH
4(g)
 + 20
2(g)
 → 1CO
2(g)
 + 2H
2
O
(g)
 ii) Sabemos que, tratando-se de uma combustão, temos ∆H < 0, 
mas: ∆H = ∆U + p · ∆v ⇒ ∆v = 0, pois ∆n = 0
 Então, ∆H = ∆U ≠ 0
 iii) Se ∆v = 0 ⇒ T = 0
 iv) Daí, ∆U = q – T
0
 ⇒ ∆U = q ≠ 0
 Logo, as afirmativas I e II, estão corretas.
 Resposta: A
06. i) Na primeira parte do aquecimento:
 Pot · 10 = m · 0,58 · 78 (I)
 Na segunda parte do aquecimento:
 Pot · (54 – 10) = m · L (II)
 ii)Dividindo (I) por (II):
 10
44
0 58 78
199 056=
⋅
∴ =
,
, /
L
L cal g
 Resposta: B
07. i) 
água a 0 °C →
água a 100 °C
Q
sensível
 = 30 · 1 · 100 = 3000 cal = 12600 J → Toda a água
é aquecida
até 100 °C
 ii) Q
laente de
 = 24200 – 12600  11600 J ≅ 2761,9
 evaporação
 2761,9 = m · 540 ∴ m = 5,11 g de água sofrem vaporização
 iii) Cálculo do volume ocupado pelo gás:
 pV nRT V V L= ∴ ⋅ = ⋅ ⋅ ⇒ =1
5 11
18
0 082 373 8 69
,
, ,
 iv) Cálculo da latura:
 V = A
pistão
 · h ∴ 8690 cm3 = 512 cm2 · h ∴ h = 17 cm
 Resposta: C
08. i) Calcúlo do número de mols de Mg:
 n mol de Mg= =
1 84
24 3
0 0757
,
,
,
 ii) Q = 6,27 KJ/°C · (28,5 °C – 21,30 °C) = 45,52 KJ
 iii) ∆H
kJ
mol
kJ mol de Mg= ≅
45 32
0 0757
601
,
,
/
 iv) Para a reação apresentada com 2 mols de Mg, temos:
 ∆H
kJ
mol de Mg
mols de Mg kJ= ⋅ =
601
2 1002
 Resposta: – 1002 kJ/mol
09. Primeiramente, devemos analisar se a água líquida pode ceder 
calor sufciente para fundir todo o gelo:
 Q
fusão
 = 300 · 80 = 24000 cal
 Q
fornecido
 = 400 · 1,0 · 50 = 22000 cal
 Veja que a água líquida chega a 0 ºC e o gelo não consegue fundir, 
logo, a temperatura final do sistema é 0 ºC.
 Resposta: C
7 F B O N L I N E . C O M . B R
//////////////////
002.482 - 128753/18
Módulo de estudo
10. i) Primeiramente, vamos verificar se a água líquida é capaz de 
ceder calor suficiente para o aquecimento do gelo até 0 ºC e 
para sua fusão:
 Qgelo
– 20 ⇔ 0 °C
 = 
36
18
40 20 1600
13600
1 1
g
g
mol
J mol K K J
J
⋅ ⋅ ⋅ ⋅ =
⊕
− −
 Q
fusão
 = 2
6
12000mols
KJ
mol
J⋅ =
 do gelo
 Q
máximo
fornecido
pela água
=
108
18
80 45 216001 1
g
g mol
J mol K K J
/
⋅ ⋅ ⋅ ⋅ =− −
 Como 21600 J > 13600 J, todo o gelo vira água a 0º e água 
líquida fornece 13600 J de calor.
 ii) 13600 6
80
28 33
45 28 33 16 67
= ⋅
⋅
⋅ ⇒ =
⇒ = ° − ° = °
mols
J
mol K
T T K
T C C Cf
∆ ∆ ,
, ,
 iii) Q Qrecebido
pela gua
a C
recebido
pela gua
a C
á á
0 16 67° °
=
,
; seja T a temperatura de equilíbrio.
 ≅ ⋅ ⋅ − = ⋅ ⋅ − ∴ = °2 80 0 6 80 16 67 12 5( ) ( , ) T , CT T
 Resposta: 12,5 °C
11. A) Sabemos que as capacidades caloríficas e as densidades das 
soluções são iguais às de água pura, ou seja, C = 1 cal/g ºC e 
d = 1 g/ml. Daí, temos 100 g de solução no início e, pela lei da 
conservação das massas, também temos 100g de solução no final, 
cuja capacidade calorífica é, em joules, C = 4,2 J/g ºC. Logo:
 C g
J
g C
J
C
H T
H
total = ⋅ °
=
°
⇒ = − + ⋅
= − + ⋅
100 4 2 420 420 525
420 525 1
, ( )
( )
∆ ∆
∆ ,,
,
4
1 32∆H KJ= −
 B) nº de mols de NHO
3
 : n = 0,500 mol · 0,05 L = 0,025 mol ⇒
 Logo: ∆H
kJ
mol
kJ mols de HNO=
−
= −
1 32
0 025
52 8 3
,
,
, /
 Resposta: A) – 1,32 kJ B) – 52,8 kJ/mol de HNO3
12. I. Correto: ∆n = 0 ⇒ ∆V = 0 ⇒ ∆U = ∆H
 II. Incorreto: ∆n = 1 ⇒ ∆V > 0 ⇒ ∆H = ∆U + p · D
⊕
 V ⇒ ∆U < ∆H
 III. Incorreto: ∆n = –1 ⇒ ∆V < 0 ⇒ ∆H = ∆U + p · D
-
 V ⇒ ∆U > ∆H
 IV. Correto: ∆n = –2 ⇒ ∆V < 0 ⇒ ∆H = ∆U + p · D
-
 V ⇒ ∆U > ∆H
 Resposta: E
13. A reação descrita é:
 
H O H O O H n V
H U p V U H p V
g g g2 2 2 2
1
2
0 0 0( ) ( ) ( ) ; ;→ + < > >
= + ⋅ ⇒ = − ⋅ ⇒
∆ ∆ ∆
∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆∆U < 0
123
123
- -
 I. Falsa. Como ∆V ≠ 0, há realização de trabalho.
 II. Falsa. ∆U < 0
 III. Verdadeira. Em pressão constante, ∆H = ∆U + p · ∆V. Como o 
termo p · ∆V é positivo, ∆H fica menos negativo. Já em volume 
constante, p · ∆V é igual a 0 e, relativamente ao anterior, ∆H é 
mais negativo.
 IV. Verdadeira. q ≠ 0
 Resposta: D
14. Sabendo que a densidade das soluções iniciais é 1 g/mL, temos 
500 mL de soluções e, portanto, 500 g de solução, que se 
conservam, já que não há formação de gás. Assim, podemos 
calcular o ∆H da reação:
 ∆H
J
g K
g K J=
⋅
⋅ ⋅ −( ) =4 0 25 8 25 0 1600, , ,
 Entretanto, o número de mols de ácido que reagiram é dado pelo 
número de mols da base, que é o reagente limitante. Assim,
 n mol
Hm
kJ
mol
kJ mol de ci
cidoá
á
= ⋅ =
=
⋅
=
−
0 1 0 5 0 05
1600 10
0 05
32
3
, , ,
,
/∆ ddo
 Resposta: A
15. Trealizado = ∆n t · RT ⇒ 240 = ∆n · 8300 ∴ ∆n = 0,1 mol
 pelo gás
 A referida reação é a seguinte:
 2HC
(aq)
 + Mg
(s)
→ MgC
2
 + H
2(g)
 O valor de ∆n refere-se ao número de mols de H
2
 prduzidos e, pela 
estequiometria, vê-se foi colocado 0,1 mol de Mg
(s)
 na solução, o 
que equivale à massa de 2,43 g.
 Resposta: E
16. Inicialmente, devemos ter em mente que toda reação de 
combustão é exotérmica, ou seja, possui ∆H < 0.
I. Analisando a reação 1:
 C
2
H
5
OH
()
 + 3 O
2(g)
 → 2 CO
2(g)
 + 3 H
2
O
()
 ∆H
1 
, ∆E
1
 Pela 1ª Lei da Termodinâmica:
 
∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆E H n RT H E nRT E H1 1 1 1 1 1= − ⋅ = + <
123 123
- - ⇒ item A 
 verdadeiro
∆n = 2 – 3 = –1
Daí
II. Analisando a reação 2:
 C
2
H
5
OH
()
 + 2 O
2(g)
 → 2 CO
(g)
 + 3 H
2
O
()
 ∆H
2
 , ∆E
2
 Alongamente,
 
∆ ∆ ∆ ∆ ∆H E n RT H E2 2 2 2= + ⋅ ⇒ = ⇒
∆n = 2 – 2 = 0
0
item B
verdadeiro
III. Somando a reação 1 com o inverso da reação 2:
 
2 22 2
1 2
1 2
CO O CO
H H H
E E Eg g g( ) ( ) ( )
+ → = −= −{∆ ∆ ∆∆ ∆ ∆
 Veja que essa reação continua sendo uma combustão e, como 
tal, deve ter ∆H < 0. Daí, ∆ ∆ ∆ ∆H H H H1 2 1 20− < ⇒ > ⇒
- -
123 123
 ∆ ∆H E1 2> ⇒ item C verdadeiro.
 Retornando à primeira lei:
 
∆n = 2 – 3 = –1
∆H = ∆E + ∆n · RT
123
123
- -
 Veja que, certamente, ∆ ∆H nRT> , o que nos permite concluir 
que ∆E < 0. Daí, temos que: ∆ ∆ ∆ ∆E E E E1 2 1 20− < ⇒ >
 ⇒ item D verdadeiro
IV. Se ∆ ∆ ∆ ∆E E E H1 2 1 2> > ⇒, item E incorreto
 Resposta: E
8 F B O N L I N E . C O M . B R
//////////////////
002.482 - 128753/18
Módulo de estudo
17. A reação de combustão do eteno é a seguinte:
1 C
2 
H
4(g) 
+ 2 O
2(g) 
→ 2 CO
(g)
 + 2 H
2
O
(g)
 Vamos analisar as alternativas:
A. Verdadeiro. O trabalho é dado pela expressão ∆n·RT, na qual 
∆n é a variação do número de mols gasosos. Nesse caso, ∆n é 
igual a 1, logo, há trabalho de expansão;
B. Verdadeiro. Temos que: 
- - +
∆H = ∆U + ∆n · RT. Daí, concluímos
 que ∆H é menos negativo do que ∆U e, portanto, ∆H > ∆U;
C. Verdadeiro. Mesmo raciocínio do item B;
D. Falso. Já verifi camos que ∆U < 0. Obs.: cuidado para não achar 
que ∆U é igual a 0, porque ∆T = 0. Esse raciocínio aplica-se aos 
casos em que não há reações químicas;
E. Verdadeiro. De fato, a reação é extérmica, ∆H < 0.
 Resposta: D
18. Q C T Q Q J
n C H OH
g
total= ⋅ ⇒ = + ⋅( ) ⋅ ∴ =
( ) =
∆ 2550 4 2 3500 5 52 95220
3 2
4
2 2
, ,
,
66
0 0696
95 220
0 0696
1369
g mol
mols
H
kJ
mol
kJ mol
/
,
,
,
/
=
⇒ =
−
≅ −∆
 Resposta: A
19. Sabemos que a reação de neutralização de um ácido forte com 
uma base forte é bastante exotérmica. Suponhamos que a reação 
de neutralização de 1 mol de HNO
3
 com 1 mol de NaOH, formando 
água líquida, tenha uma variação de entalpia igual a X kJ/mol de 
água. Daí, temos:
I. Caso I:
 0,1 mol de ácido + 0,2 mols de base → 0,1 mol de água
100 ml 50 ml
 ∆H = 0,1 · X
 A energia liberada por volume de solução é, portanto,
 0 1
0 15
2
3
,
,
⋅
=
X
L
x kJ
L
II. Caso II:
 
0,1 mol de ácido + 0,2 mols de base → 0,1 mol de água
0,1 mol em excesso
↑
100 ml 100 ml
 ∆H = 0,1 · X
 A energia liberada por volume de solução é, portanto,
 0 1
0 2 2
,
,
⋅
=
X
L
X kJ
L
III. Caso III:
 0,05 mol de ácido + 0,05 mol de base → 0,05 mol de água
25 ml50 ml
 ∆H = 0,05 · X
 A energia liberada por volume de solução é, portanto,
 
0 05
0 075
2
3
,
,
⋅
=
X
L
x kJ
L
 Logo, ∆T
1
 ≅ ∆T
3
 > ∆T
2
.
 Resposta: A
20. Sabemos que, geralmente, o Cm de sólidos e líquidos é maior do 
que o Cm dos gases. Além disso, sabemos que, entre substâncias 
no mesmo estado físico, o Cm é maior naquela que possui a maior 
massa molar. Assim, podemos concluir que os itens I, II e III estão 
corretos.
 Resposta: E
21. Q
total
 = Q
sensível
 + Q
latente de vaporização
25° → 100 °C
 
Q kg
kJ
kg C
C
kJ
kg
kg
Q kJ Pot
total
total
= ⋅
⋅ °
⋅ ° + ⋅
= = ⋅
1 4 2 75 2256 1
2571
,
∆ttJ
J
s
t t s utos⇒ ⋅ = ⋅ ∴ = =2571 10 2000 1285 5 21 43 ∆ ∆ , , min
 Resposta: B
22. Como a água fornece calor para a evaporação da acetona, sua 
temperatura deve diminuir até que se atinja o equilíbrio térmico. 
Isso é ilustrado no gráfico do item B.
 Resposta: B
23. Combustão completa do carbono (grafite):
C
(gr)
 + O
2(g)
 → CO
2(g)
Vamos analisar os itens:
I. Falso. Temos que: ∆H = ∆U + ∆n · RT ⇒ ∆H = ∆U ≠ 0
0
, pois 
trata-se de uma reação exotérmica;
II. Verdadeiro. Não há variação de volume, logo T = 0;
III. Falso. ∆H ≠ 0, reação exotérmica;
IV. Verdadeiro. ∆H = ∆U, como já havíamos demonstrado.
 Resposta: D
24. I. Calor absorvido pelo ferro:
 
Q J J= ⋅ =
80
100
30103 24082 4,
II. 25 J
x
1 mol de Fe
2 mols de Fe
 
x
J
C
=
°
50
Logo:
24082,4 J = x
J
C
=
°
50 · ∆T ∴ ∆T ≅ 481 °C
T
F
 – 30 °C ⇒ T
F
 ≅ 511 °C
 Resposta: B
25. 
I. 2 H
2
O
(g)
 → 2 H
2
O
(g)
 + O
2(g)
 ∆H < 0
 ⇒ ∆H = ∆U + ∆n · RT ⇒ ∆H = ∆U + RT ⇒
∆n = 3 – 2 = 1
123 123
+--
 ⇒ ∆U é mais negativo do que ∆H
 Logo, ∆ ∆U H> .
II. C
(s)
 + CO
2(g)
 → 2 CO
(g)
 ∆H > 0
 
⇒ ∆H = ∆U + ∆n · RT ⇒ ∆H = ∆U + RT ⇒ ∆ ∆U H> .
+- +
–1
9 F B O N L I N E . C O M . B R
//////////////////
002.482 - 128753/18
Módulo de estudo
III. H
2(s)
 + I
2(g)
 → 2 HI
(g)
 ∆H < 0
 ⇒ ∆H = ∆U + ∆n · RT ⇒ ∆ ∆U H> .
0
IV. C
2
H
5
OH
()
 + 3 O
2(g)
 → 2 CO
2
 + 3 H
2
O
()
 ∆H < 0
 
⇒ ∆H = ∆U + ∆n · RT ⇒ ∆H = ∆U – RT
- - -
–1
 ⇒ ∆H é mais negativo do que ∆U.
 Logo: ∆ ∆H U>
 Resposta: C
26. 
I. Quanto mais fortes forem o ácido e a base envolvidos na reação 
de neutralização, maior será o efeito térmico associado. Sendo 
assim, como o hidróxido de sódio é uma base mais forte do 
que o hidróxido de amônio, podemos concluir que I > II; 
II. Além disso, para um mesmo volume de solução (1 litro), o 
efeito térmico é maior naquela em que há um maior consumo 
de reagentes. Sendo assim, II > III, pois na solução III há um 
excesso de base que não reage;
III. Na solução IV, não há efeito térmico associado, uma vez que 
não há reação química. 
 Logo, a ordem decrescente correta é:
I > II > III > IV
 Resposta: C
27. ∆H de fusão é a quantidade de calor necessária para promover a 
mudança de estado físico de determinada substância. De maneira 
análoga, podemos definir o ∆H
vaporização
. Dessa forma, vamos 
que o ∆H
f
 e o ∆H
v
 são representados pelas linhas horizontais, 
uma vez que a mudança de estado físico não envolve variação 
de temperatura. Daí, vemos, também, que o valor de ∆H é 
proporcional ao comprimento da linha horizontal. Então:
→ ∆H
f
 (II) > ∆H
f
 (I)
→ ∆H
v
 (I) > ∆H
v
 (II)
 Resposta: B
28. 
I. Calor necessário para fundir o gelo:
 
Q Q Q g
cal
g C
C
cal
g
gsens vel fus o= + = ⋅ °
⋅ ° + ⋅í ã 30 0 5 4 80 30,
gelo – 4° → 0 °C
 ∴ Q = 2460 cal
II. Cálculo da nova temperatura do suco:
 – 2460 cal = 194 · 1 · ∆T ∴ ∆T = – 12,68 °C → TF = 17,32 ºC
III. Nova situação:
 água a 0 ºC + suco a 17,32 ºC
 No equilíbrio térmico:
 
30 1 0 194 1 17 32 0
30 194 33
g
cal
g C
T C g
cal
g C
T C
T T
⋅
°
⋅ − °( ) + ⋅
°
⋅ − °( ) =
∴ + =
,
660 15⇒ = °T C
 Resposta: D
29. No total, temos 300 mL de solução, que totalizam 300 g de 
solução. Dessa forma, podemos calcular o calor total liberado:
Q C T Q g
J
g C
J
C
C
Q
total total total
tota
= ⋅ ∴ = ⋅
⋅ °
+
°





 ⋅ °
∴
∆ 300
4
400 2
ll J
Logo
H
kJ
mol de A
kJ
mol de A
= −
=
− ⋅
= −
−
3200
3200 10
0 005
640
3
:
,
∆
 Resposta: B
30. Como o volume é sempre o mesmo, deve-se maximizar o consumo 
dos reagentes para maximizar a liberação de calor. Como o volume 
de ácido foi 3 vezes menor do que o volume de base, concluímos 
que há 3 grupos carboxílicos nessa molécula.
 Resposta: C
Anotações
SUPERVISOR/DIRETOR: Marcelo Pena – AUTOR: Antonino Fontenelle 
DIG.: Aníbal/Sofia – REV.: Sarah