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F R E N T E 3 361 26 Udesc O gás metano pode ser utilizado como combus- tível, como mostra a equação 1: Equação 1: CH4(g) + 2 O2(g)→ CO2(g) + 2 H2O(g) Utilizando as equações termoquímicas a seguir, que julgar necessário, e os conceitos da Lei de Hess, ob- tenha o valor de entalpia da equação 1. C(s) + H2O(g)→ CO(g) + H2(g) ∆H = 131,3 kJ ∙ mol –1 CO(g) + 1 2 O2(g)→ CO2(g) ∆H = –283,0 kJ ∙ mol 1 H2(g) + 1 2 O2(g)→ H2O(g) ∆H = –241,8 kJ ∙ mol 1 C(s) + 2 H2(g)→ CH4(g) ∆H = –74,8 kJ ∙ mol –1 O valor da entalpia da equação 1, em kJ, é A –704,6 –725,4 C –802,3 –524,8 E –110,5 27 UEPG 2014 Deseja-se determinar o valor de ∆H° da rea- ção de hidrogenação do eteno, representada a seguir. C2H4(g) + H2(g)→ C2H6(g) ∆H° = ? Para tanto, dispõem-se das seguintes entalpias-pa- drão de combustão: I. C2H4(g) + 3 O2(g)→ 2 CO2(g) + 2 H2O(l) ∆H°c = –1 411,2 kJ/mol II. H2(g) + 1 2 O2(g)→ H2O(l) ∆H°c = –285,8 kJ/mol III. C2H6(g) + 7 2 O2(g)→ 2 CO2(g) + 3 H2O(l) ∆H°c = –1 560,7 kJ/mol Assim, utilizando a Lei de Hess para calcular o valor de ∆H° desejado, assinale o que for correto. 01 Deve-se multiplicar a reação I por 2. 02 Deve-se inverter a reação III. 04 O valor do ∆H° desejado é –136,3 kJ. 08 A reação de hidrogenação do eteno é endotérmica. Soma: 28 UEL 2015 Um dos maiores problemas do homem, desde os tempos pré-históricos, é encontrar uma maneira de obter energia para aquecê-lo nos rigores do inverno, acionar e desenvolver seus artefatos, transportá-lo de um canto a outro e para a manutenção de sua vida e lazer. A reação de combustão é uma maneira simples de se ob- ter energia na forma de calor. Sobre a obtenção de calor, considere as equações a seguir. C(grate) + O2(g)→ CO2(g) ∆H = –94,1 kcal H2O(l)→ H2(g) + 1 2 O2(g) ∆H = +68,3 kcal C(grate) + 2 H2(g)→ CH4(g) ∆H = –17,9 kcal Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o valor do calor de combustão (∆H) do metano (CH4) na equação a seguir. CH4(g) + 2 O2(g)→ CO2(g) + 2 H2O(l) A –212,8 kcal –144,5 kcal C –43,7 kcal +144,5 kcal E +212,8 kcal 29 UPF 2015 (Adapt.) A termoquímica estuda a energia que é liberada ou absorvida, sob a forma de calor, em pressão constante, em processos como mudanças de fases e reações químicas. Sobre a termoquímica, analise as afirmações a seguir e marque V para ver- dadeiro e F para falso. Uma reação de combustão é uma reação exotérmi- ca, na qual a variação de entalpia tem sinal negativo. Quando uma reação endotérmica ocorre, o sistema formado pelos participantes dessa reação absorve calor das vizinhanças. Derramando-se gotas de propanona (H3CCOCH3(l)) na pele, é provocada uma sensação de frio, justifi- cada em razão de a evaporação ser um processo exotérmico. A dissolução do H2SO4 concentrado em água é um processo exotérmico, que pode ser confirmado pela diminuição da temperatura. O processo de fusão do gelo absorve calor da vi- zinhança, assim, a variação de entalpia tem sinal negativo. A sequência correta de preenchimento, de cima para baixo, é: A V – F – V – F – V. V – V – V – F – F. C F – V – V – F – V. V – V – F – F – F. E F – V – F – V – V. 30 Mackenzie A hidrogenação do acetileno é efetuada pela reação desse gás com o gás hidrogênio, origi- nando, nesse processo, o etano gasoso, como mostra a equação química a seguir. C2H2(g) + 2 H2(g)→ C2H6(g) É possível determinar a variação da entalpia para esse processo, a partir de dados de outras equações ter- moquímicas, por meio da aplicação da Lei de Hess. C2H2(g) + 5 2 O2(g)→ 2 CO2(g) + H2O(l) ∆Hoc = –1 301 kJ/mol C2H6(g) + 7 2 O2(g)→ 2 CO2(g) + 3 H2O(l) ∆Hoc = –1 561 kJ/mol H2(g) + 1 2 O2(g)→ H2O(l) ∆Hoc = –286 kJ/mol Assim, usando as equações termoquímicas de com- bustão no estado-padrão, é correto armar que a variação da entalpia para a hidrogenação de 1 mol de acetileno, nessas condições, é de A –256 kJ/mol. –312 kJ/mol. C –614 kJ/mol. –814 kJ/mol. E –3148 kJ/mol. QUÍMICA Capítulo 3 Termoquímica362 31 IFSul Um dos fertilizantes mais usados é o feito a base de nitratos. Esses nitratos são provenientes do ácido nítrico. Uma das etapas de obtenção desse ácido se dá pela reação de oxidação da amônia na presença de ca- talisador e a uma temperatura de 950 °C. Essa reação pode ser representada pela equação global: 4 NH3 + 7 O2→ 4 NO2 + 6 H2O Considerando as reações demonstradas pelas equa- ções a seguir qual o valor da variação de entalpia da equação global? Equação 1: N2 + 3 H2→ 2 NH3 ∆H = –92 kJ Equação 2: N2 + 2 O2→ 2 NO2 ∆H = +68 kJ Equação 3: H2 + 1 2 O2→H2O ∆H = –286 kJ A –1 396 kJ –1 764 kJ C –1 488 kJ –310 kJ 32 ITA Sabe-se que a 25 °C as entalpias de combustão (em kJ mol–1) de grafita, gás hidrogênio e gás metano são, respectivamente: –393,5; –285,9 e –890,5. Assinale a alternativa que apresenta o valor CORRETO da entalpia da seguinte reação: C(grafita) + 2 H2(g)→ CH4(g) A –211,1 kJ mol–1 –74,8 kJ mol–1 C 74,8 kJ mol–1 136,3 kJ mol–1 E 211,1 kJ mol–1 33 Unesp 2016 Em 1840, o cientista Germain Henri Hess (1802-1850) enunciou que a variação de entalpia (∆H) em uma reação química é independente do caminho entre os estados inicial e final da reação, sendo igual à soma das variações de entalpias em que essa reação pode ser desmembrada. Durante um experimento envolvendo a Lei de Hess, através do calor liberado pela reação de neutraliza- ção de uma solução aquosa de ácido cianídrico (HCN) e uma solução aquosa de hidróxido de sódio (NaOH), foi obtido o valor de 2,9 kcal ∙ mol–1 para a entalpia nesta reação. Sabendo que a entalpia liberada pela neutralização de um ácido forte e uma base forte é de 13,3 kcal ∙ mol–1, que o ácido cianídrico é um ácido muito fraco e que o hidróxido de sódio é uma base muito forte, calcule a entalpia de ionização do ácido cianídrico em água e apresente as equações químicas de todas as etapas utilizadas para esse cálculo. 34 Uece 2015 A glicose é produzida no intestino pela degradação dos carboidratos, e transportada pelo sangue até as células onde reage com o oxigênio produzindo dióxido de carbono e água. Para entender a formação da glicose, são fornecidas as seguintes equações: 1. C(s) + O2(g)→ CO2(g) ∆H = –94,1 kcal 2. H2(g) + 1 2 O2(g)→ H2O(g) ∆H = –68,3 kcal 3. C6H12O6(s) + 6 O2(g)→ 6 CO2(g) + 6 H2O(g) ∆H = –673,0 kcal Considerando as reações que conduzem à formação da glicose e apenas as informações apresentadas, pode-se armar corretamente que o processo é A espontâneo. não espontâneo. C endoenergético. exoenergético. 35 Uerj 2013 A equação química seguinte representa a reação da produção industrial de gás hidrogênio. H2O(g) + C(s)→ CO(g) + H2(g) Na determinação da variação de entalpia dessa rea- ção química, são consideradas as seguintes equações termoquímicas, a 25 °C e 1 atm: H2(g) + 1 2 O2(g)→ H2O(g) ∆Hº = –242 kJ C(s) + O2(g)→ CO2(g) ∆Hº = –393,5 kJ O2(g) + 2 CO(g)→ 2 CO2(g) ∆Hº = –477,0 kJ Calcule a energia, em quilojoules, necessária para a produção de 1 kg de gás hidrogênio e nomeie o agen- te redutor desse processo industrial. 36 Unesp 2011 O pentano, C5H12, é um dos constituintes do combustível utilizado em motores de combustão interna. Sua síntese, a partir do carbono grafite, é dada pela equação: 5 C(grafite) + 6 H2(g)→ C5H12(g) Determine a entalpia (∆H) da reação de síntese do pentano a partir das seguintes informações: C5H12(g) + 8 O2(g)→ 5 CO2(g) + 6 H2O(l) ∆H = –3 537 kJ C(grate) + O2(g)→ CO2(g) ∆H = –394 kJ H2(g) + 1 2 O2(g)→ H2O(l) ∆H = –286 kJ 37 UFRGS O selênio é um elemento que exibe alotropia, isto é, pode ser encontrado em mais de uma forma sólida diferente. A forma mais estável é o selênio cin- za, mas esse elemento também pode ser encontrado como selênio α e como selênio vítreo. Sabendo que a entalpia de formação do selênio α é de 6,7 kJ⋅mol–1, e que a entalpia de formação do óxido de selênio gasoso é de 53,4 kJ⋅mol 1, a entalpia da reação 2 Se(s, α) + O2(g)→ 2 SeO(g) será: A –120,2 kJ mol 1. –60,1 kJ mol 1. C 46,7 kJ mol 1. 93,4 kJ mol 1. E 106,8kJ mol–1. F R E N T E 3 363 38 Udesc 2014 A indústria siderúrgica utiliza-se da redução de minério de ferro para obter o ferro fundido, que é empregado na obtenção de aço. A reação de obten- ção do ferro fundido é representada pela reação: Fe2O3 + 3 CO→ 2 Fe + 3 CO2 A entalpia de reação (∆H°r) a 25 °C é: Dados: Entalpia de formação (∆H°f) a 25 °C, kJ/mol. ∆H°f (kJ/mol) Fe2O3 Fe CO CO2 –824,2 0 –110,5 –393,5 A 24,8 kJ/mol –24,8 kJ/mol C 541,2 kJ/mol –541,2 kJ/mol E 1 328,2 kJ/mol 39 PUC-RS 2015 O isoctano líquido (C8H18) e o gás hidro- gênio são importantes combustíveis. O primeiro está presente na gasolina; o segundo, na propulsão de fo- guetes. As entalpias aproximadas de formação do gás carbô- nico, do vapor de água e do isoctano líquido (C8H18) são, respectivamente, –393, –242 e –259 kJ/mol. A partir desses dados, o calor liberado na combustão de 1 kg de hidrogênio gasoso é, aproximadamente, ________ vezes maior do que o calor liberado na combustão de 1 kg de isoctano líquido. A 0,4 0,9 C 2,7 33,0 E 53,2 40 Uerj 2015 A decomposição térmica do carbonato de cálcio tem como produtos o óxido de cálcio e o dióxi- do de carbono. Na tabela a seguir, estão relacionados os períodos de quatro elementos químicos do grupo 2 da tabela de classificação periódica e a entalpia-pa- drão de decomposição do carbonato correspondente a cada um desses elementos. Período Entalpia-padrão (kJ · mol –1 ) 3° 100 4° 180 5° 220 6° 260 A energia, em quilojoules, necessária para a obtenção de 280 g de óxido de cálcio a partir de seu respectivo carbonato é igual a: A 500 900 C 1 100 1 300 41 Acafe 2016 O benzeno é um hidrocarboneto aromático que pode ser usado nas refinarias de petróleo e nas indústrias de álcool anidro. Baseado nas informações fornecidas e nos conceitos químicos, assinale a alternativa que contém a energia liberada (em módulo) na combustão completa de 156 g de benzeno, nas condições padrão. Dados: Entalpias de formação nas condições padrão: C6H6(l): 49,0 kJ/mol; CO2(g): –393,5 kJ/mol; H2O(l): –285,8 kJ/mol; C: 12 g/mol; H: 1 g/mol A 6 338,8 kJ 6 534,8 kJ C 3 169,4 kJ 3 267,4 kJ 42 Mackenzie 2015 O cicloexano (C6H12) é um hidrocarbo- neto líquido à temperatura ambiente, insolúvel em água, que pode ser obtido pela redução com hidrogênio, na presença de um catalisador e pressão adequados, a partir do benzeno, apresentando valor de entalpia-pa- drão de formação igual a –156 kJ ∙ mol–1. Sabendo-se que as entalpias-padrão de formação, da água líquida e do dióxido de carbono gasoso são, respectivamente, –286 kJ ∙ mol–1 e –394 kJ ∙ mol–1, pode-se afirmar que a entalpia-padrão de combustão do cicloexano é de A –524 kJ ∙ mol–1 –836 kJ ∙ mol–1 C –3 924 kJ ∙ mol–1 –4 236 kJ ∙ mol–1 E –6 000 kJ ∙ mol–1 43 FGV É um pequeno passo para um homem, mas um gigantesco salto para a Humanidade, disse Neil Arms- trong, ao pisar na Lua há 40 anos, em julho de 1969. Para realizar essa façanha, o foguete utilizou, na épo- ca, oxigênio e hidrogênio líquidos como combustíveis, que reagiam na câmara de combustão produzindo um gás que era expelido em alta pressão, lançando a Apollo 11 rumo ao espaço. A reação química é repre- sentada na equação: H2(l) + 1 2 O2(l)→ H2O(g) Na tabela, são dados os valores de entalpia-padrão de formação e de vaporização: Substâncias Entalpia (∆H°) de H2O(l) formação = –285,83 kJ/mol. H2(l) vaporização = +0,45 kJ/mol. O2(l) vaporização = +3,40 kJ/mol. H2O(l) vaporização = +44,0 kJ/mol. O valor que mais se aproxima da entalpia de reação para a reação descrita na equação é: A –330 kJ. –240 kJ. C +240 kJ. +245 kJ. E +330 kJ.