Questão 01) Quando o óxido de magnésio está na presença de uma atmosfera de gás carbônico, este é convertido a carbonato de magnésio.São dadas as entalpias-padrão de formação: Mg(s) + 1 / 2O 2 (g ) → MgO(s) C(s, grafita) + O 2 (g ) → CO 2 (g ) Mg(s) + C(s, grafita) + 3 / 2 O 2 (g ) → → MgCO3 (s) ∆H o = −602 kJ / mol f ∆H o = −394 kJ / mol f ∆H o = −1096 kJ / mol f A formação de um mol de carbonato de magnésio, a partir do óxido de magnésio e gás carbônico, é uma reação a) endotérmica, com valor absoluto de entalpia de 100 kJ. b) exotérmica, com valor absoluto de entalpia de 100 kJ. c) endotérmica, com valor absoluto de entalpia de 888 kJ. d) exotérmica, com valor absoluto de entalpia de 888 kJ. e) endotérmica, com valor absoluto de entalpia de 1 304 kJ. Questão 02) Dadas as equações termoquímicas abaixo: • CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g) ∆H = –820 kJ / mol • CH4(g) + CO2(g) → 2 CO(g) + 2 H2(g) ∆H = +206 kJ / mol • CH4(g) + H2O(g) → CO(g) + 3 H2(g) ∆H = +247 kJ / mol Calcule a variação de entalpia envolvida na reação abaixo, em kJ / mol de CH 4. (Caso necessário, aproxime o resultado para o inteiro mais próximo). 2 CH4(g) + 3 O2(g) → 2 CO(g) + 4 H2O(g) ∆H =? Questão 03) Considere as seguintes reações termoquímicas, ambas na mesma temperatura: N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) ∆H1 N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(s) ∆H 2 A diferença entre as quantidades termoquímicas ( ∆H1 – ∆H 2 ) pode ser corretamente assinalada como igual: a) ao calor de fusão da amônia b) a zero c) ao calor de fusão da amônia d) ao calor de vaporização da amônia e) ao calor de sublimação da amônia Questão 04) A respiração celular é um processo vital e ocorre por meio de reações químicas. Um exemplo pode ser a conversão da glicose em ácido pirúvico por meio da reação: C 6 H12O 6 (s) + O 2 (g) → 2C 3H 4 O3 (s) + 2H 2 O (l) Glicose ácido pirúvico Considere as reações a 25 ºC e 1 atm: C 6 H12O 6 (s) + 6O 2 (g) → 6CO 2 (g) + 6H 2 O (l) Energia liberada = 2808 kJ/mol C3H 4 O3 (s) + 5/2O 2 (g) → 3CO 2 (g) + 2H 2 O (l) Energia liberada = 1158 kJ/mol Pode-se então afirmar que, na formação do ácido pirúvico a partir de 1 mol de glicose, há: a) liberação de 492 kJ de energia. b) absorção de 492 kJ de energia. c) liberação de 1650 kJ de energia. d) absorção de 1650 kJ de energia. e) liberação de 5124 kJ de energia. Questão 05) Um dos processos de controle de dióxido de carbono em atmosferas artificiais consiste na utilização do hidróxido de lítio que, após a hidratação, seguida de carbonatação, elimina o referido gás do ambiente. São apresentadas abaixo duas equações parciais que descrevem esse processo e a reação global. Faça a estimativa da quantidade de calor liberada na reação global 1ª Etapa: LiOH (s) + H 2 O (g) → LiOH ⋅ H 2 O (s) ∆H = − 14,5 kcal 2ª Etapa: 2 LiOH ⋅ H 2 O (s) + CO 2(g) → → Li 2 CO 3(s) + 3 H 2 O (g) ∆H = + 7,6 kcal Reação global: 2 LiOH (s) + CO 2(g) → Li 2 CO 3(s) + H 2 O (g) a) 22,1 kcal. b) 6,9 kcal. c) 21,4 kcal. d) 36,6 kcal. e) 29,7 kcal. Questão 06) O etanol, C2H6O, pode ser obtido a partir da fermentação da sacarose contida no extrato da cana-de-açúcar, importante produto agrícola no Brasil. Nos últimos anos, o aumento da produção do etanol foi impulsionado pelo incremento da frota de carros flex (bicombustíveis) no país. A sacarose pode ser hidrolisada por ácidos diluídos ou pela ação da enzima invertase, resultando na glicose e na frutose. a) Utilizando a Lei de Hess, calcule o calor da reação de fermentação de um mol de glicose (C6H12O6) em etanol e gás carbônico, a partir das equações das reações de combustão completa da glicose ( ∆H º comb. = –2808 kJ/mol) e do etanol ( ∆H º comb. = –1368 kJ/mol). b) Explique como a invertase influencia na energia de ativação da reação de hidrólise da sacarose. Questão 07) A glicose, C6H12O6, um dos carboidratos provenientes da dieta, é a fonte primordial de energia dos organismos vivos. A energia provém da reação com oxigênio molecular, formando dióxido de carbono e água como produtos. Aplicando a Lei de Hess, calcule a entalpia máxima que pode ser obtida pela metabolização de um mol de glicose. Entalpias molares de formação, kJ.mol–1: C6H12O6(s) = – 1270; CO2(g) = – 400; H2O(l) = – 290. Questão 08) No processo de obtenção de hidrogênio molecular a partir da reforma a vapor do etanol, estão envolvidas duas etapas, representadas pelas equações químicas parciais que se seguem. C2H5OH(g) + H2O(v) → 4H2(g) + 2CO(g) ΔH = +238,3kJ.mol-1 CO(g) + H2O(v) → CO2(g) + H2(g) ΔH = -41,8kJ.mol-1 Considerando 100% de eficiência no processo, escreva a equação global e calcule a variação de entalpia total envolvida na reforma de um mol de etanol, usando a Lei de Hess. Mostre os cálculos necessários. Questão 09) O metanol (CH3OH) é uma substância muito tóxica, seu consumo pode causar cegueira e até morte. Ele é geralmente empregado como anticongelante, solvente e combustível. A reação de síntese do metanol é CO (g ) + 2H 2( g ) → CH 3 OH (l) . A partir das equações termoquímicas seguintes e suas respectivas entalpias-padrão de combustão, a 25ºC: CH 3 OH (l) + → CO 2(g ) 3 O 2( g ) → 2 + 2H 2 O ( l ) ∆H = −638 kJmol −1 H 2( g ) + 1 O 2(g ) → H 2 O (l) ∆H = −286 kJmol −1 2 CO (g ) + 1 O 2(g ) → CO 2(l) 2 ∆H = −283 kJmol −1 Assinale o valor da entalpia-padrão da reação de síntese do metanol a 25ºC, em kJ/mol. a) +217 b) –217 c) –927 d) +927 Questão 10) A grafita natural é uma das formas alotrópicas do carbono encontradas na natureza, podendo também ser produzida industrialmente com uso de altas temperaturas e pressão, a partir do coque de petróleo. Esta forma alotrópica pode ser convertida na forma carbono(diamante) com um ∆H igual a: Dados: C (grafita) + O 2(g) → CO 2(g) ∆H = − 393,5 kJ C (diamante) + O 2(g) → CO 2(g) ∆H = − 395,4 kJ a) + 1,9 kJ b) – 1,9 kJ c) – 3,8 kJ d) + 788,9 kJ e) – 788,9 kJ Questão 11) Nos processos industriais, a termoquímica tem sido muito empregada para o aproveitamento do calor do sistema em trocas térmicas, as quais geram benefícios econômicos para as indústrias. Muitas reações químicas liberam calor, e esse calor pode ser estimado a partir da variação de entalpia de outras reações químicas. Considerando este assunto e a reação de formação do benzeno (C6H6), responda ao que se pede: 6 C ( grafite ) + 3H 2(g ) → C 6 H 6() I. C (grafite ) + O 2( g ) → CO 2( g ) ∆H 0 = −94,1kcal ⋅ mol −1 II. H 2( g ) + 1 / 2O 2(g ) → H 2 O ( ) ∆H 0 = −68,4kcal ⋅ mol −1 II. C 6 H 6() + 15 / 2O 2(g ) → → 6CO 2(g ) + 3H 2 O () ∆H 0 = −781,0kcal ⋅ mol −1 a) Calcule a variação de entalpia para a reação de formação do benzeno (C 6H6), a partir das demais reações, cuja variação de entalpia é conhecida. b) Classifique a reação de formação do benzeno em exotérmica ou endotérmica. Questão 12) Mudanças de estado físico e reações químicas são transformações que produzem variações de energia. As equações termoquímicas a seguir exemplificam algumas dessas transformações e suas correspondentes variações de energia ocorridas a 25ºC e 1 atm. I. H 2 O ( ) → H 2 O ( v ) ∆H = 44,0 kJ × mol −1 II. C 2 H 5 OH ( ) → C 2 H 5 OH ( v ) ∆H = 42,6 kJ × mol −1 III. C 2 H 5 OH ( ) + 3 O 2( g ) → 2 CO 2(g ) + 3H 2 O () ∆H = − x kJ × mol −1 IV. C 2 H 5 OH ( v ) + 3 O 2(g ) → 2 CO 2(g ) + 3H 2 O ( v ) ∆H = − y kJ × mol −1 a) Classifique a equação I quanto ao aspecto termoquímico e identifique o tipo de ligação intermolecular rompida na transformação exemplificada pela equação II. b) Com base na Lei de Hess, calcule a diferença numérica entre a quantidade de calor liberada pela reação III e a quantidade de calor liberada pela reação IV. Questão 13) Calcule a entalpia, ∆H , em kcal/mol, da reação: CO 2(g) → C grafite sólido + O 2(g) , nas condições ambientes (25ºC e 1 atm), sabendo-se que: I. C 2 H 6( g ) + 7 / 2 O 2( g ) → 2 CO 2( g ) + 3 H 2 O ( ) ∆H º = −372,7 kcal / mol II. 2 C grafite sólido + 3 H 2( g ) → C 2 H 6( g ) ∆H º = −20,2kcal / mol III. H 2 ( g ) + 1 / 2 O 2( g ) → H 2 O ( ) ∆H º = −68,3kcal / mol Questão 14) Dadas as seguintes equações termoquímicas, a 25ºC e 1 atm: C2H2(g) + 5/2 O2(g) → 2CO2(g) + H2O(l) ∆H1 = – 1301,0 kJ/mol C2H6(g) + 7/2 O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) ∆H2 = – 1560,0 kJ/mol H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l) ∆H3 = –286,0 kJ/mol Assinale a variação de entalpia (∆H), em kJ, para a reação C2H2(g) + 2 H2(g) → C2H6(g). a) – 313,0 b) – 27,0 c) + 313,0 d) + 27,0 TEXTO: 1 - Comum à questão: 15 O crescimento das economias e a melhoria na qualidade de vida das populações induzem a um maior consumo de combustíveis. Além do problema de esgotamento das reservas, outros surgem, como a poluição ambiental, a logística e o custo de transporte de combustíveis a grandes distâncias. Tudo isto tem estimulado a busca de combustíveis alternativos, preferencialmente de fontes renováveis disponíveis atualmente. Estes combustíveis devem ser tecnicamente viáveis, economicamente competitivos e ambientalmente aceitáveis. Vários deles – álcool, biodiesel, hidrogênio, biomassa, entre outros – já estão em uso ou poderão estar disponíveis em breve. Por exemplo, recentemente o Brasil tem incentivado a produção de biodiesel, que é obtido principalmente pela transesterificação de óleos vegetais, processo que pode ser representado pela seguinte equação química: O H2C O C O HC O C O H2C O C R3 R2 + 3 HO R1 H2 C CH3 Óleo Vegetal + Álcool (triglicerídeo) O R1 C O R2 C O R3 C O O O H2 C H2 C H2 C CH3 H2C CH3 + HC H2C CH3 + Glicerina O O O H H H Biodiesel Questão 15) A gaseificação da biomassa pode produzir uma mistura gasosa que, entre outras substâncias, contém CO e H2, mistura esta conhecida como gás de síntese. A partir deste gás de síntese, pode-se obter o dimetil – éter, outro combustível alternativo, com potencial para substituir combustíveis derivados do petróleo. Este processo é complexo e envolve uma série de reações, como as representadas pelas seguintes equações termoquímicas: CO + H 2 O → CO 2 + H 2 CO 2 + 3H 2 → CH 3 OH + H 2 O 2CH 3 OH → CH 3 OCH 3 + H 2 O ∆H = −40,9kJ ∆H = −56,3kJ ∆H = −21,3kJ Resultados experimentais mostram que, para cada mol de dimetil – éter produzido, se forma também um mol de CO2. Assim, a quantidade de calor, em kJ, envolvida na produção de 1 mol de dimetil – éter + 1 mol de CO2 a partir do gás de síntese, é a) – 21,3 b) – 118,5 c) – 256,6 d) + 75,9 e) + 214,0 GABARITO: 1) Gab: B 2) Gab: 584 3) Gab: E 4) Gab: A 5) Gab: C 6) Gab: a) ∆Η = −72 k k J.mol −1 glicose b) diminui a energia de ativação 7) Gab: ΔΗ = −2870 kJ / mo lC 6 H12 O 6 8) Gab: ΔΗ = +154,7 kJ 9) Gab: B 10) Gab: A 11) Gab: a) ΔH = +11,3kcal/mol b) endotérmica, uma vez que a variação de entalpia é positiva. 12) Gab: a) b) ΔH = (89,4− x)kJ endotérmica; ligação de hidrogênio 13) Gab: 094 14) Gab: A 15) Gab: C