- 2009- Substância Hm (kcal/mol) Substância Hm (kcal/mol) CH4(g) -17,9 C2H5OH(l) -66,4 PROGRAMA DE REVISÃO INTENSIVA C2H2 (g) +54,2 HBr(g) -8,7 PARALELA C 2H 6(g) -20,2 HCl(g) -22,1 “RUMO AO VESTIBULAR” C3H8(g) -24,8 H2O(g) -57,8 C4H10(g) -29,8 H2O(l) -68,3 Disciplina Tema Professor Natureza Dia / Mês / Ano Código Sequencial CO(g) -26,4 H2O2(l) -44,8ol CO2(g) -94,1 Termoquímica NH3(g) Regina-11,0 Química Rumo ao Vestibular AULA 21 Termoquímica 1 - Sistema e vizinhança Chamaremos de sistema à reação química em estudo, e vizinhança, o ambiente ao redor do sistema. A vizinhança engloba o recipiente onde está ocorrendo a reação, o ar nas proximidades, a mão do operador, se este estiver segurando o recipiente e outro meio material em contato com o recipiente. 2 - Trocas de energia entre o sistema e a vizinhança Uma reação química pode ocorrer com liberação de calor. Neste caso, o calor liberado estaria sendo transferido para a vizinhança, provocando uma elevação na temperatura do recipiente, do ar e do meio material em contato com o recipiente. 3 - Reação exotérmica e endotérmica O processo será exotérmico, quando liberar calor para a vizinhança; e será endotérmico quando absorver calor da vizinhança. No primeiro caso, a temperatura da vizinhança irá aumentar e no segundo, diminuir. 4 - Calorimetria O calor liberado ou absorvido em uma reação pode ser determinado através da variação de temperatura ocorrida na vizinhança, usando-se a equação: Q = m.c.ΔT, onde: Q é o calor recebido ou cedido, c é calor especifico da substancia que esta recebendo ou cedendo calor (cH20 = 1 cal.g-1 oC-1) ΔT é a variação da temperatura. Se ΔT for maior que zero, significa que a vizinhança recebeu calor do sistema, e caso contrario, a vizinhança cedeu calor ao sistema. Exemplo: "Qual o calor recebido por 100 g de água,sabendo-se que a temperatura passou de 25 oC para 40 oC? Resolução: ΔT = Tf – Ti = 40 – 25 = 15 oC m = 100 g c = 1 cal,g-1.oC-1 Q = m.c.ΔT Q = 100.1.15 Q = 1500 cal ou 1,5 kcal 5 - Entalpia (H) O conteúdo de calor de um sistema não pode ser medido, mas a variação de calor sofrida em uma reação química, pode ser medida pela calorimetria. Quando o processo se realiza à pressão constante, recebe o nome de "variação de entalpia". Assim, entalpia é o conteúdo energético de um sistema quando este sofre uma transformação à pressão constante. ΔH = Hf - Hi Por definição, a entalpia de substância simples, na forma alotrópica mais comum e a 25 oC e 1 atm, é zero. Exemplos: H(H2) = 0 cal; H(O2) = 0 cal; HC(grafite) = 0 cal Em uma reação exotérmica, o conteúdo de calor final é menor que o inicial, e portanto o ΔH é negativo; já na reação endotérmica, o ΔH é positivo. ΔH< 0: reação exotérmica ΔH> 0: reação endotérmica 6 - Entalpia molar (Hm) É a razão entre a entalpia de uma substância e a quantidade de matéria da substância. Hm = H/n A seguir, temos os valores de entalpia molar de algumas substâncias: 7 - Calor de reação É a variação de entalpia de uma dada reação, de acordo com o balanceamento proposto, tomados como quantidades molares. Exemplo 1: Qual o calor da reação: 2HI(g) + CI2(g) 2HCI(g) + I2(s)? Resolução: ΔH = Hf - Hi. ΔH = [2.( – 22,1) + 0] – [2 . 6,2 + 0] ΔH = – 44,2 – 12,4 ΔH = – 56,6 kcal Exemplo 2: Calcular o calor liberado ou absorvido na decomposição de 20,4 g de água oxigenada, de acordo com a equação : 2H2O2(l) 2H2O(l) + O2(g) Resolução: ΔH = Hf -Hi ΔH = [2.( – 68,3) + 0] – [2.( – 44,8)] ΔH = – 136,6 + 89,6 ΔH = – 47,0 kcal Esse calor é liberado quando reagem 2 mol de H2O2, Para isso.7 kcal/mol de C2H2.0 kcal O calor liberado nessa reação. a) – 212 kcal b) – 180 kcal c) 180 kcal d) 212 kcal e) nda 2 . Exemplo: calor de dissolução do NaOH = – 10. respectivamente: – 18 kcal/mol. H2O(l) e CO2(g) valem.1) + 2.8 + 146.2 kcal 11 . de um determinado tipo. sabendo-se que o calor de formação do SO 2 é H H ΔH = [4 . corresponde à formação de 2 mol de NH 3.H i ΔH = [4. devemos escrever a equação: 2C2H2(g) + 5 O2(g) 4CO2(g) + 2H2O(l) A seguir.3)] – [2 . verificamos que devemos multiplicar e inverter a primeira e multiplicar por 2 a segunda: 2SO2 2S(s) + 2O2(g) ΔH = + 142 kcal 2S(s) + 3O2(g) 2SO3(g) ΔH = – 188.9 kcal Exemplo: Calcule o ΔH da reação: C2H4 (g) + H2 (g) C2H6 (g) Dadas as energias de ligação em kcal: C = C 146. Exemplo: Qual o calor de combustão do acetileno? -71.8 kcal/mol C ― C 83. tal que somadas.8 kcal/mol H ― H 104. O calor de formação deve ser para 1 mol. depende apenas dos estados inicial e final.5 1 3 – 1 0 8 . após uma nova adição de solvente.8 + 104. devemos somar as duas equações.0] ΔH = .2 kcal/mol C ― H 98. comparando as equações dadas com a equação desejada.– 621. devemos calcular o calor da reação: ΔH = H f – H i ΔH = [2.( – 94. Tal diluição.Energia de ligação É a variação de entalpia no processo de ruptura de um mol de ligações.2 ] – [ 6. deve estar no estado liquido.2] ΔH = – 29.0] ΔH = – 22.8) + 83. é chamada de diluição infinita.4 kcal A seguir. devemos calcular o calor da reação: ΔH = Hf .8 kcal Finalmente.0 kcal 20.0 kcal por mol de NH3.4 kcal. a lei de Hess é útil para encontrar o calor de uma dada reação. temos que o calor de combustão do acetileno é -310. no estado gasoso. As entalpias molares do CH4(g). devemos escrever a equação de síntese total da amônia: N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) A seguir. através dos calores de outras reações. Assim temos que o calor de formação da amônia é – 11. 4 ΔH . membro a membro.0)] – [0 + 3.Calor de combustão É a variação de entalpia da reação de combustão de um mol do referido combustível. 8 .2 + 5.2 kcal. – 68 kcal/mol e – 94 kcal/mol.(98. 54. calcular o calor de combustão do metano. onde a água produzida. 98.( –11. Exemplo: Calcular o calor da reação: 2SO 2(g) + O2(g) 2SO3(g).8 kcal 12 .4 g de H2O2 libera 28.4 g x x = – 28. Exemplo: "Qual é o calor de formação da amônia?" Resolução: Inicialmente.2 kcal A decomposição de 20. 10 .Lei de Hess A variação de entalpia de uma reação. em solvente suficiente para não se observar efeito térmico. Na prática.Calor de dissolução É a variação de entalpia devida à dissolução de um mol de soluto.8 kcal Exercícios conceituais 1. é preciso "ajeitar" as reações dadas.(-68. membro a membro: 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) ΔH = – 46.2 kcal Cl2(g) 2Cl(g) ΔH = 57.4 kcal Como o calor desta reação corresponde à combustão de 2 mol de C2H2. resulte na reação desejada. devemos escrever as equações referentes à formação: S(s) + O2(g) SO2(g) ΔH = – 71 kcal S(s) + 3/2O2(g) SO3(g) ΔH = – 94. Exemplo: H2(g) 2H(g) ΔH = 104.2 kcal/mol Resolução: Inicialmente. Resolução: Inicialmente. 9 .0 kcal e o calor de formação do SO3 é – 94.assim temos: 34 g -47.Calor de formação É a variação de entalpia da reação de síntese total de um mol da referida substância. 96 d) 2. a) fusão e ebulição b) solidificação e liquefação c) condensação e sublimação.2 kcal/mol H = – 68. C–H (99 kcal).Exercícios avançados 2. que pode ser representada pela fórmula do octano. Determine o calor de formação do H 2SO4. Um industrial descobriu um processo de obtenção de uma substância F a partir de uma substância A. As entalpias molares do gás carbônico. Queimando-se 20. sabendo-se que o calor de combustão do carbono a -96 kcal? C2H5OH + 3 O2 2 CO2 + 3 H2O CH3CHO + 5/2 O2 2 CO2 + 2 H2O Qual o H da reação: C2H5OH + ½ O2 CH3CHO + H2O? a) 90% b) 95% c) 87. etanol e metanol valem. Qual o teor (porcentagem de pureza) de carbono nesse carvão.calor de formação da água liquida II . sabendo que: S + O2 SO2 H = – 71 kcal SO2 + ½ O2 SO3 H = – 23 kcal SO3 + H2O H2SO4 H = – 31 kcal H2 + ½ O2 H2O H = – 68 kcal 2.5% d) 82. Com base nas seguintes equações termoquímicas. e) III e IV 1.01 e) 2. C = 0 (173 kcal). Quanto vale o calor da reação: SO2 + NO2 SO3 + NO? Sabe-se que: ½ N2 + O2 NO2 H = + 8091 cal ½ N2 + ½ O2 NO H = + 21600 cal S + 3/2 O2 SO3 H = – 94450 cal S + O2 SO2 H = – 70960 cal 4. São processos respectivamente: endotérmico e exotérmico.5 litros de gasolina. ele deseja saber quantas kcal/mol de A irá gastar nesse processo. Calcular o H da reação: C2H4 + H2O C2H5OH sabendo que: O calor de combustão do C2H5OH é de – 1368 kJ/mol O calor de combustão do C2H4 é de – 1410 kJ/mol 8.calor de decomposição do hidrogênio gasoso São corretas as afirmações: a) I e II b) I e III c) II e III d) II e IV. Para verificar se sua produção é rentável. Dadas as reações: 5. – 242 kJ/mol. Calcule o H para a combustão completa de 156 g de benzeno (C6H6).calor de combustão do oxigênio gasoso IV .50 b) 1. obteve-se um desprendimento de 140 kcal. Estimar a variação da entalpia quando se queima 28. partindo das energias de ligação: 0 = 0 (117 kcal). 0–H (111 kcal).6 kcal H = – 279 kcal H = – 94.3 kcal/mol 7. a) 165000 kcal b) –165000 kcal c) –423000 kcal d) 423000 kcal e) –211000 kcal 3. Qual a razão entre as entalpias de combustão do etanol e metanol? a) 1. – 393 kJ/mol. respectivamente. A equação: H2(g) + 1/2O2(g) H2O(l) ΔH = – 68 kcal. C–C (83 kcal). água liquida. tem massa especifica 704 g/L.12 CO2 C2H5OH H2O H=– 327. – 259 kJ/mol e – 283 kJ/mol.0 g de carvão.87 c) 1.5% e) 80% 6.calor de combustão do hidrogênio gasoso III . Calcular o H de uma reação de combustão do etano 3 . d) sublimação e fusão e) vaporização e solidificação 4. sabendo que os calores de formação são: H da água = – 68320 cal/mol H do gás carbônico = – 94050 cal/mol H do benzeno = +11729 cal/mol 5. representa: I . A gasolina. calcule a energia gasta no processo: A + B C + D H = 65 kcal E+BC H = 25 kcal E+DF H = – 10 kcal 3. Calcular o H da reação de combustão de 46 kg de C2H5OH sendo que são dadas as entalpias de formação do: 6.1 kcal/mol H = – 66. Dados os calores de combustão das seguintes substâncias: C2H4 : H = – 337. em gramas. e considerando que a reação pode tomar dois caminhos diferentes. considerando as equações de combustão do: Carbono grafite: H = – 94.2 kcal/mol Calcule a quantidade de calor desenvolvida na combustão completa de 46 kg de álcool etílico (C2H5OH).2 kcal Calcular a quantidade de calor liberada na combustão completa de 104 g de acetileno (C2H2) 17.1 kcal/mol O calor de formação da água líquida é H = – 68.6 C – Cl 81 C–F 116 F–F 37 Cl – Cl 57. segundo a equação: 2 FeO + ½ O2 Fe2O3 Dados o H de formação do: FeO: H = – 64.8 C≡C 199. de eteno devemos queimar para obtermos 1753.1 kcal/mol H2 + ½ O2 H2O H = – 68.3 kcal/mol 12. determine o H da seguinte equação: 3 Cl2 + 2 NH3 6 HCl + N2 H–N H–H C–C – 93 – 104 – 83 4 .3 kcal/mol 9. O calor de combustão do metano (CH 4) é H = – 212.6 C=C 145. sabendo que: O calor de formação do etano é H = – 20.3 kcal/mol O calor de combustão do metano é H = – 218. Dados os valores de H de: combustão do carbono: H = – 94. Calcule o valor do H para o processo: 3 C2H2 C6H6 sabendo que os calores de combustão do etino (C 2H2) e do benzeno são: Combustão do etino: H = – 310.3 kcal/mol H2 : H = – 68.2 kcal/mol CS2 +3 O2 CO2 + 2 SO2 : H = – 265 kcal 14.9 H–F 135 H – Cl 103.8 kcal/mol Calcule a variação de entalpia na hidrogenação do eteno. Calcule o H da transformação do óxido de ferro II (FeO) em óxido de ferro III (Fe2O3).1 kcal combustão do hidrogênio: H = – 68. O calor de combustão do eteno (C 2H4) é H= –337.4 kcal? 18. segundo a reação: C2H4 + H2 C2H6 13. Conhecendo as seguintes energias de ligação no estado gasoso (em kcal/mol).94. em gramas.3 kcal Formação do C2H2: H = 54.1 H–C 98.0 kcal/mol Combustão do benzeno: H = – 799. de metano devemos queimar para obtermos 18726. Dadas as equações: C + O2 CO2 H = – 94.3 kcal/mol 2 C + 3 H2 + ½ O2 C2H5OH H = – 66. Com as seguintes energias de ligação em kcal/mol: C=C C≡C C–H C–F H–F 146 200 100 116 135 Qual é a energia total envolvida no processo? HC ≡ CH + HF FHC = CH2 19. calcule a variação de entalpia para as reações 1 e 2.0 kcal/mol 10.(C2H6).1 kcal/mol O calor de formação da água é H = – 68.8 Utilizando as energias médias de dissociação. Que massa. 15. (reação 1) FClC=CH2 (reação 2) FC ≡ CH + HCl H = x ClC ≡ CH + HF H = y 21. Com base na tabela abaixo (dados em kcal/mol).2 kcal/mol.2 kcal/mol O calor de formação do dióxido de carbono é: H=– 94.8 kcal.5 kcal/mol 11. Dadas algumas energias de ligação em kcal. Calcule o calor de formação do CS 2. sabendo que: O calor de combustão do carbono grafite é H = –.3 kcal/mol C2H6 : H = – 372. Que massa.44 kcal? 16.mol-1: C–C 82. qual é o H da reação: H2 + Cl2 2 HCl H–H Cl – Cl H – Cl 104 58 103 20. Determine o H de formação do metano (CH4).1 kcal S + O2 SO2: H = – 70.04 kcal/mol Fe2O3: H = – 196. calcule a energia envolvida na ligação C–C 24.6 = – 2646. H = –326. em kJ/mol de ligação: N≡N H–H N–H 16. C 6. B 3.8 kcal / 104g de acetileno 17.5 H = 345. – 12.5 H = 462. 42 kJ/mol 8.7 kcal/mol 10. H = – 1561978 5.42 kcal 11. – 310. A 5. – 111 kcal 22. – 32.6 g 5 .8 H = 802.4 kJ/mol 950 430 390 Calcule o valor da energia térmica (em kJ por mol de NH3) envolvida no processo: N2 + 3 H2 2 NH3 23. – 68. 1408 g 18. 50 kJ/mol de NH3 23. E 4. 1(x) = – 118.6 kcal/mol 21. 48. C Exercícios avançados 1.6 kcal 6.7 kcal/mol 12. 11043 – 8396. A 2.7 kcal / mol e 1242. Dadas as seguintes energias de ligação. – 44kcal 20.3 H = 497.5 kcal/mol 14. 145.9 kcal/mol—da reação H = –326900 kcal/46 kg 7.8 kcal/mol 13.3 Exercícios conceituais 1. H = – 372. 326900 kcal 15. H = + 330 kJ/mol 24. – 130.6 kcal/mol 2(y) = – 83. – 9981 cal 4. H = – 193 kcal/mol 2.9 kcal/mol 9. +30 kcal/mol de A 3.H – Cl N–N Cl – Cl N≡N – 103 – 38 – 58 – 225 22. Dada a reação: C2H6 1 (C–C) + 6 (C–H) H = 2826 kJ/mol Sabendo que a energia de ligação do C – H é + 416. 30. Calcule a energia envolvida na reação: C4H10 + 13/2 O2 4 CO2 + 5 H2O Dadas as entalpias em kJ: C–H C–C O=O C=O H–O H = ? H = 412. – 27 kcal 19.