LISTA10_-_Termoquímica_e_1a_Lei

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LISTA QUÍMICA GERAL 10 – TERMOQUÍMICA E 1ª LEI DA TERMODINÂMICA
Profa Fatima Ventura Pereira Meirelles
1 – (P2160509) - O ácido esteárico, C18H36O2, é um ácido graxo, ou seja, uma molécula com uma longa cadeia de carbonos e um grupo ácido na extremidade. Ele é encontrado em tecido animal como parte de muitas gorduras saturadas e é utilizado na produção de cosméticos, sabonetes e doces. Sua reação de combustão está representada a seguir:
C18H36O2(s) + 26O2(g) (( 18CO2(g) + 18H2O(g)
a) Calcule o calor de combustão molar do ácido esteárico, a 1 atm e 25 °C.
b) A informação nutricional contida na embalagem de uma barra de cereal afirma que esta contém 11,0 g de gordura. Calcule o calor liberado por essa quantidade de gordura, em kcal, supondo que toda gordura seja ácido esteárico.
c) Calcule a variação da energia interna, (U, em kJ, envolvida na combustão de 1 mol de ácido esteárico, considerando que a reação acima ocorre a 25 oC, a pressão constante de 1 atm e que os gases se comportam de forma ideal.
Dados a 25 °C: (H(f CO2(g) = -393,50 kJ mol-1
(H(f H2O(g) = -241,82 kJ mol-1
(H(f C18H36O2(s) = -948 kJ mol-1
2 – (P2241009) - A reação de combustão da sacarose com oxigênio está representada na equação:
C12H22O11(s) + 12 O2(g) → 12 CO2(g) + 11 H2O(l)
Essa reação foi realizada dentro do recipiente A fechado, que está imerso em 2,00 L de água no recipiente B do calorímetro representado abaixo. Considere que todo o calor produzido na reação em A foi transferido somente para a água em B. 
a) Uma amostra de 7,00 g de uma sacarose impura reagiu em A, produzindo um aumento de temperatura de 25,0 oC para 37,3 oC nos 2,00 L de água (recipiente B). Calcule a pureza da sacarose em porcentagem, considerando que as impurezas não reagem.
b) Em outro experimento, a reação de 3,42 g de sacarose pura com excesso de oxigênio foi realizada no calorímetro, a 25 ºC e 1 atm. Calcule a variação de energia interna, (U, envolvida na reação. 
Dados a 25 °C e 1 atm:	Densidade da água: d = 1,00 g mL-1
Calor específico da água: c = 4,18 J oC-1 g-1
Variação de entalpia padrão de formação: (H°(
C12H22O11(s): -2222 kJ mol-1
CO2(g): -393,5 kJ mol-1
H2O(l): -285,8 kJ mol-1
3 - (P2090508) - O ácido fórmico, HCOOH, é um ácido carboxílico líquido, a temperatura ambiente, e cuja densidade é 1,22 g mL-1.
a) Calcule a variação de entalpia envolvida na decomposição de 1,0 mol de ácido fórmico (Reação I) a partir dos valores de entalpias de formação e de mudança de estado físico (Reações II a V).
HCOOH(l) ( CO(g) + H2O(g)							 (I)
C(s) + 1/2O2(g) ( CO(g)			(H0 = -110,4 kJ mol-1		 (II)
H2(g) + 1/2O2(g) ( H2O(l)			(H0 = -285,5 kJ mol-1		(III)
H2(g) + O2(g) + C(s) ( HCOOH(l)	 (H0 = -408,8 kJ mol-1		(IV)
H2O(l) ( H2O(g)				(H0 = +44 kJ mol-1		 (V)
b) Calcule a quantidade de calor envolvida na decomposição de 1,0 L de ácido fórmico em carbono, gás oxigênio e gás hidrogênio.
c) A variação de entalpia envolvida na dissociação de uma molécula de ácido fórmico é 6,1 x 10-23 J. A variação de entalpia decorrente da dissociação de 0,2 mol de ácido fórmico em 1,0 L de água (Reação VI) é 0,22 J. Calcule o pH dessa solução aquosa de ácido fórmico.
HCOOH(aq) + H2O(l) 
 HCOO-(aq) + H3O+(aq)				(VI)
4 (P2070505) O calor proveniente da queima de um minério constituído apenas de carbono elementar, C(s), e enxofre elementar, S(s), é utilizado em uma termelétrica como fonte de energia. As reações de combustão do carbono (reação 1) e do enxofre (reação 2) estão representadas abaixo.
1: C(s) + O2(g) ( CO2(g); (Ho = - 393,1 kJ 2: S(s) + O2​(g) ( SO2(g); (Ho = - 296,8 kJ
a) Uma determinada massa desse minério reage com exatamente 325,5 mol de O2(g) e libera 1,226 x 105 kJ de calor. Qual a percentagem de carbono e enxofre no minério, em massa, considerando que as reações têm rendimento de 100%?
b) Uma amostra de um outro minério contém 16% de enxofre e 84% de carbono em massa. Qual o trabalho envolvido na queima de 1,000 x 103 g desse minério à temperatura constante?
1 - Resolução:
a) (Hocombustão = (n(Hoprodutos - (n(Horeagentes 	(Hocombustão = [18 x (-393,50) + 18 x (-241,81)] – (-948)
(Hocombustão = -10487,58 kJ mol-1
b) 1 mol C18H36O2 _________ 284 g ________ - 10487,58 kJ
 11g _________ x	x= -406,20 kJ = 4,06 x 105 J
1 cal ____ 4,184 J
x ____ -4,06 x 105 J		x = - 97036,33 cal = -97,03 kcal
c) (U = (H - (nRT	(U = -10487,58 kJ – (10 mol x 8,314 J mol-1.K-1 x 298 K)
(U = -10487,58 kJ – 24775,72 J (= 24,776 kJ)		(U = -10512,36 kJ
2 - Resolução:
a) (H° de combustão da sacarose (Lei de Hess): 	
(H° = 12 . (-393,5) + 11 . (-285,8) – (-2222) = -5643,8 kJ mol-1
Se os 7 g fossem sacarose pura (100%):
1 mol = 342 g
x mol = 7 g		x = 0,0205 mol
(H = 115,52 kJ
Como a sacarose não é pura, o calor liberado na combustão foi transferido para a água:
q = m.c.(T	q = 2000 . 4,18 . 12,3 = 102828 J = 102,83 kJ
se fosse 100%, liberaria 115,52 kJ
 x% liberou 102,83 kJ		Pureza da sacarose: 89,0%
b) (U = q + w	q = (H		1 mol = 342 g libera 5643,8 kJ
			 		3,42 g libera 56,438 kJ
w = P.(V = (n.R.T	como (n = 0, w = 0		(U = -56,44 kJ
3 - Resolução:
a) Para se encontrar o valor de (H0 para a combustão de 1 mol de HCOOH, deve-se usar o somatório dos valores de (H0 das reações II a V, após o ajuste do sentido e dos coeficientes estequiométricos das mesmas seguindo o procedimento indicado pela Lei de Hess. Assim:
C(s) + 1/2O2(g) ( CO(g)			(H0 = -110,4 kJ mol-1	 (II)
H2(g) + 1/2O2(g) ( H2O(l)			(H0 = -285,5 kJ mol-	(III)
HCOOH(l) ( H2(g) + O2(g) + C(s) 	(H0 = +408,8 kJ mol-1	(IV)
H2O(l) ( H2O(g)				(H0 = +44 kJ mol-1	 (V)
-----------------------------------------------------------------------------------------------
HCOOH(l) ( CO(g) + H2O(g)		(H0 = +56,9 kJ mol-1
b) 1,0 L de ácido fórmico tem a massa igual a 1220,0 g (m = d x V = 1000,0 mL x 1,22 g ml-1). 
Em quantidade de matéria isso equivale a 26,5 (n = m/MM = 1220,0 g / 46 g mol-1).
O calor envolvido na decomposição de 26,5 mol de HCOOH seria 10.833,2 kJ (qp = n x (Ho = 26,5 mol x 408,8 kJ mol-1).
c) A energia na forma de calor de 0,22 J equivale a 3,6 x 1021 moléculas de HCOOH que se dissociaram [número de moléculas = (0,22 J x 1 molécula)/6,1 x 10-23 J].
Em termos de quantidade de matéria, isso equivale a 0,006 mol (n = 3,6 x 1021 moléculas/ 6,02 x 1023 moléculas mol-1), que em concentração molar seria 0,006 mol L-1 de íons H+, pois cada molécula dissociada de HCOOH produz um H+. 
Assim, o pH da solução seria 2,22 (pH = -log 0,006).
4 - Resolução:
Se a reação ocorre com exatamente 325,5 mols de O2 temos 
nC + nS = 325,5 mols
Como o calor liberado depende do número de mols de C ou S temos:
 onde nC = 320,5- nS
393 (325,5 – nS) + 296 nS = 1,226 x 105 kJ
127921 – 393 nS + 296 nS =1,226 x 105 kJ
 -97 nS = -5306
nS = 54,7 mols
Logo nc = 325,5 – 54,7 = 270,8 mols
nC = 270,8 ( mC = 3249,6 g
nS = 54,7 (mS = 1750,4 g
mtotal = mC + mS = 5000 g
b) Nas duas reações o (n é igual a zero, levando em consideração os moles de reagentes e produtos gasosos 	logo w= 0	
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