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97 R.I. (Revisão Intercalada) ▮Química 3 1. (Famema 2023) O ciclo da água na natureza ocorre por meio das mudanças de estado físico dessa substância, repre- sentadas na figura. As equações a seguir representam a combustão do hidrogênio e a vaporização da água líquida. H2(g)+ 1 2 O2(g) ⟶ H2O(g) ΔH=-242,9kJ/mol H2O (ℓ)⟶H2O(g) ∆H=2,43kJ/gH2O a) Qual o nome da mudança de estado físico indicado pela letra X na figura? Em qual sentido (1 ou 2) ocorre aumento de energia do sistema? b) Determine a energia produzida, em kJ, na combus- tão de 10 g de hidrogênio. Calcule o valor da ental- pia de formação da água líquida. 2. (Unesp) Colocou-se solução concentrada de peróxido de hidrogênio num recipiente de vidro à temperatura ambiente, sem que nenhuma reação visível fosse observada. Com a adição de pequena porção de dió- xido de manganês sólido à solução, ocorreu a libera- ção rápida de grande quantidade de oxigênio gasoso. a) Que tipo de fenômeno físico-químico o dióxido de manganês promoveu? b) Que alteração energética o dióxido de manganês sólido produz no sistema? 3. (Ufjf-pism 2 2022) Em 1776, Alessandro Volta, um cientista italiano, observou que o gás CH4(g) – gás metano que saía de um pântano - podia explodir em contato com o ar sob uma faísca elétrica. Atualmente o CH4(g) é o principal componente do biogás. a) Nas CNTP, qual o volume que 32 gramas desse gás ocupam? (Dados: Pressão: 1 atm, R = 0,082 atm L K-1 mol-1, temperatura = 298 K). b) De acordo com os dados das três equações abaixo, calcule o ΔH da equação de formação do CH4(g) a partir de C(grafite) e gás hidrogênio, indicando se é um processo endotérmico ou exotérmico. I. C(grafite) + O2(g) ⟶ CO2(g) ∆H=-393 kJ II. H2(g) + 1/2 O2(g)⟶H2O(ℓ) ∆H=-285,5 kJ II. CH4(g) + 2 O2(g) ⟶ CO2(g)+ 2 H2O(ℓ) ∆H=-889,5 kJ Dados: C = 12; H = 1. 4. (Puccamp Medicina 2022) O gatilho da força muscular Um grupo de pesquisadores identificou um composto químico que serve de gatilho molecular para o ganho de força decorrente do exercício físico. O composto é o succinato, que participa do ciclo de transformação da glicose (açúcar) em energia nas células. Durante o exercício, o interior das células se torna mais ácido, permitindo a liberação de succinato para o tecido. Na vizinhança, o succinato age como men- sageiro químico e estimula a captação da glicose, o aumento de proteínas contráteis e a ramificação de neurônios que controlam o acionamento das células musculares, melhorando a eficiência do músculo. (Disponível em: https://agencia.fapesp.br, out/2020. Adaptado) A transformação da glicose em energia pode ser representada pela seguinte equação global, não balanceada: C6H12O6+O2 ⟶ CO2+H2O; ΔH=... a) Reescreva a equação completando-a corretamente com os coeficientes estequiométricos menores e inteiros. Calcule a variação de entalpia da reação com base nos valores de energia de ligação a seguir. Ligação Energia de ligação (kJ.mol-1) C – C 348 C – O 357 C – H 413 O – H 462 O = O 498 C = O 802 98 R.I. (Revisão Intercalada) b) Indique as funções orgânicas presentes na molécula de glicose. c) O íon succinato é formado a partir de uma reação de neutralização. A formação de 1,0 mg do sal succinato de sódio a partir de seu ácido consome que quantidade de hidróxido de sódio, em mol? Escreva a reação de neutralização correspondente e demonstre seus cálculos. Dados: Massas molares (g/mol) H = 1,0; C = 12,0; O = 16,0; Na = 23,0. 5. (Famema 2021) A reação de Landolt é utilizada para estudar a ciné- tica das reações químicas. Nessa reação, íons IO - 3 reagem com íons HSO-3 produzindo íons I- O I- pro- duzido reage com íons IO-3 presentes na solução, formando I2, que é novamente convertido em I - até que todo o HSO-3 seja consumido. As equações que representam as reações são apresentadas a seguir. Reação 1: IO-3 (aq)+ 3 HSO-3 (aq) ⟶ I-(aq)+3 SO 2- 4 (aq)+3H + (aq) Reação 2: IO-3 (aq)+5 I-(aq) +6 H + (aq) ⟶ 3 I2(aq)+3 H2O(ℓ) Reação 3: I2(aq)+HSO -3 (aq)+H2O(ℓ)⟶ 2 I-(aq)+SO 2- 4 (aq) +3 H + (aq) Para a realização do experimento, um técnico dis- solveu 4,28 g de KIO3 (massa molar =214 g/mol em água suficiente para preparar 2 litros de solução. Em seguida, uma alíquota de 10 mL dessa solução foi transferida para um balão de 100 mL e o volume restante foi completado com água. a) Qual o reagente limitante da reação de Landolt? Qual o agente oxidante da reação 3? b) Qual a concentração da solução inicial de KIO3 em mol/L? Considerando que a reação é de primeira ordem em relação aos íons IO-3 , determine a rela- ção entre as velocidades da reação (v1/v2) quando se utiliza a solução inicial (v1) e quando se utiliza a solução produzida pela diluição (v2), mantendo-se a concentração do íon HSO-3 constante. 6. (Fmj 2020) O iodo (I2) é uma substância sólida à temperatura ambiente que, quando aquecida, produz vapores de cor violeta característica, e, quando em solução aquosa, possui coloração marrom. O iodo é utilizado, por exemplo, na pesquisa de presença de ligações duplas em moléculas orgânicas. A figura mostra a mudança de estado representada pela equação I2(S)⟶ I2(g). Considere as energias de ligação apresentadas na tabela: Ligação Energia de ligação (kJ/mol) C-C 347 C=C 614 C-H 413 C-I 241 I-I x a) Qual o nome da mudança de estado ilustrada na figura? Qual o tipo de ligação rompida nessa mudança de estado? b) Utilizando o sistema de eixos cartesianos a seguir, esboce um gráfico que represente a variação de entalpia para a reação entre I2 e propeno (H2C=CH- -CH3), indicando a variação de entalpia ocorrida. Considerando a equação a seguir, calcule o valor da energia de ligação para o I2. H2C = CH - CH3 + I2 ⟶ H2CI - CHI - CH3 ΔH=-64kJ/mol 7. (Ufjf-pism 2 - adaptada) As balinhas de gelatina podem ser facilmente encontradas nos supermercados. Elas contêm grande quantidade do açúcar sacarose (C12H22O11) que, em contato com uma solução de clorato de potássio (KCℓO3), sofre a seguinte reação: 8KCℓO3(S)+C12H22O11(S) ⟶8KCℓ(S)+12CO2(g)+11H20(g) 99 R.I. (Revisão Intercalada) Dados: Substância ΔH°f(kJ mol-1) KCℓO3(S) 315 C12H22O11(S) -2222 KCℓ(S) -436 CO2(g) -394 H2O(g) -242 a) Calcule a variação de entalpia envolvida na reação entre a sacarose e a solução de clorato de potássio. b) A reação acima citada é endotérmica ou exotérmica? Justifique sua resposta. 8. (Uerj) Observe no gráfico os valores de entalpia ao longo do caminho de uma reação de hidrogenação do pen- t-2-eno; em duas condições: presença e ausência de catalisador. Indique a curva que representa a reação química na presença de catalisador e calcule, em kJ/mol, sua energia de ativação. Determine, ainda, a variação de entalpia dessa rea- ção, em kJ/mol, e nomeie o produto formado. 9. (Fac. Santa Marcelina - Medicina) A cal virgem para uso culinário, óxido de cálcio (CaO) com alto grau de pureza, tem o poder de conferir aos doces de frutas uma fina camada de aspecto vítreo na superfície. São as famosas frutas cristalizadas que causam reações de amor e ódio entre os comedo- res de panetone. (super.abril.com.br. Adaptado.) O processo de formação dessa camada começa com a adição da cal virgem à água, formando uma base, conforme a equação a seguir: CaO+H2O⟶Ca(OH)2 ΔH= -65 kJ.mol-1 de CaO Em seguida, essa base reage com dióxido de car- bono, liberando vapor d’água e formando um sal que, ao se cristalizar, forma a camada vítrea que recobre as frutas cristalizadas. a) Escreva a equação que representa a formação da camada vítrea que recobre as frutas cristalizadas e dê o nome do composto que constitui essa camada. b) Represente, no gráfico abaixo, a variação da ental- pia da reação de hidratação da cal virgem. Calcule o valor do calor de formação do hidróxido de cálcio, em kJ.mol-1, considerando que a entalpia de forma- ção da cal virgem seja -635 kJ.mol-1 e que a da água seja-286 kJ.mol-1. 10. (Unesp) A cinética da reação 2HgCℓ2 + C2O4 2- ⟶ 2 Cℓ-+ 2 CO2(g)+ Hg2Cℓ2(S) foi estudada em solução aquosa, seguindo o número de mols de Hg2Cℓ2 que precipita por litro de solução por minuto. Os dados obtidos estão na tabela. [HgCℓ2] (mol.L-1) [C2O2-4 ] (mol.L-1) Velocidade (mol.L-1.min-1) 0,100 0,15 1,8x10-5 0,100 0,30 7,2x10-5 0,050 0,30 3,6x10-5 Pede-se: a) Determinar a equação de velocidade da reação. b) Calcular o valor da constante de velocidade da reação. c) Qual será a velocidade da reação quando [HgCℓ2]= 0,010 mol/L e [C2O4 2-]=0,010 mol/L? 11. (Unicamp) Numa reação que ocorre em solução (reação I), há o desprendimento de oxigênio e a sua velocidade pode ser medida pelo volume do O2(g) desprendido. Uma outra reação (reação II) ocorre nas mesmas condi- ções, porém consumindo O2(g) e este consumo mede a velocidade desta reação. O gráfico representa os resultados referentes às duas reações: