51-CALORES DE REAÇÃO E LEI DE HESS

Físico - QuímicaCalores de reação e Lei de Hess

820. Os veículos automotores transformam energia química em energia mecânica pelo processo de combustão. Descargas desses veículos contêm poluentes como NO, CO e CxHy (hidrocarbonetos). Duas formas de reduzir a concentração desses poluentes são: a) controlar a proporção entre ar e combustível na mistura queimada no motor; b) converter cataliticamente os poluentes em produtos inofensivos ou menos danosos ao meio ambiente.Sobre o assunto, julgue os itens.a) Quanto mais rico em oxigênio é o ambiente em que há a combustão, mais completa será a combustão, logo menos poluidora.b) Um carro bem regulado deverá ter uma taxa de combustão completa maior que a taxa de combustão incompleta.c) A produção do NO dá-se pela combustão do N2 contido no ar. Nesse processo, a entalpia dos produtos é maior do que a dos reagentes.d) Os hidrocarbonetos (CxHy) podem ser aproveitados como combustíveis. A sua combustão completa produz CO2, como um dos produtos, e elevar a temperatura do meio.

821. O ácido clorídrico é um ácido de múltiplas apli-cações: participa do processo digestivo por ser um dos constituintes do suco gástrico, é um reagente muito usado na indústria e no laboratório, é usado na limpeza de superfícies metálicas antes da soldagem dos respectivos metais etc. Determine a entalpia de formação do ácido clorídrico gasoso, em quilojoules, segundo a equação representada pela equação:

½ H2(g) + ½ Cl2(g) HCl(g)

Dados: H2(g) 2H(g) H = 436 kJ/mol Cl2(g) 2Cl(g) H = 243 kJ/mol HCl(g) H(g) + Cl(g) H = 431 kJ/mol

Para marcar a sua resposta, divida a resultado por -1 e despreze a parte fracionária, caso exista.

822. (UnB-PAS-3ªEtapa-1º/2000) O Proálcool tem ocupado espaço na mídia imprensa, não só por representar alternativa viável e economicamente interessante para o Brasil, mas também pelo recente aumento abusivo do preço do álcool combustível e seu reflexo direto no custo da gasolina para os consumidores. Diante da problemática energética e econômica e da busca da melhoria da qualidade do ar, foi extremamente positivo o anúncio do lançamento, em 17/3/99, do Néctar 4, um carro totalmente movido a hidrogênio líquido. Além de não poluir o ambiente, a vantagem do hidrogênio, quando comparado com o álcool (C2H5OH), é que a combustão de uma determinada massa de hidrogênio produz maior quantidade de energia que a combustão da mesma massa de álcool. Isso pode ser concluído a partir das equações a seguir, realizadas a 1 atm de pressão e a 25ºC.

C2H5OH(l) + 3O2(g) 2CO2(g) + 3H2O(g)

H = - 1369,3 kJ/mol

H2(g) + 1/2O2(g) H2O(g) H = - 286 kJ/mol

Sabendo que M(C) = 12 g/mol, M(H) = 1 g/mol e M(O) = 16 g/mol, calcule o quociente da energia liberada na combustão de 1 g de hidrogênio pela energia liberada na combustão de 1 g de álcool. Despreze a parte fracionária de seu resultado, caso exista.

823. O hidrogênio é uma matéria-prima gasosa importante nas indústrias químicas e de petróleo. Um dos processos utilizados industrialmente para a sua obtenção

é a eletrólise de água alcalinizada, que fornece hidrogênio de elevada pureza, podendo ser representado pela decomposição de água líquida, conforme a equação a se-guir, cuja variação de entalpia corresponde a +571,6 kJ, a 25ºC e 1 atm.

2H2O(l) 2H2(g) + O2(g)

Sabendo que o calor de vaporização para a água, H2O(l) H2O(g), é +44 kJ/mol, a 25º e 1 atm, calcule, em kJ/mol, o valor da variação de entalpia para a produção de gás hidrogênio a partir da decomposição de água no estado gasoso, à mesma temperatura é à mesma pressão. Divida o valor calculado por 10 e despreze a parte fracionária de seu resultado, caso exista.

824.Os conversores catalíticos ou catalisadores são dispositivos antipoluição existentes na maioria dos carros produzidos pelas indústrias automobilísticas. Os catalisadores absorvem as moléculas dos gases poluentes, facilitando a formação do complexo ativado e, com isso, aceleram a oxidação do CO (monóxido de carbono) e hidrocarbonetos ou a decomposição de óxidos de nitrogênio.Entre as diversas reações que ocorrem em um catalisador, uma das mais importantes é:

CO(g) + ½ O2 CO2(g)

A partir das entalpias das reações a seguir:

C(s) + 1/2O2(g) CO(g) H1 = -110 kJC(s) + O2(g) CO2(g) H2 = -393,5 kJ

Determine o H da reacão de combustão do monóxido de carbono. Divida o valor calculado por -10 e despreze a parte fracionária de seu resultado, caso exista.

825. Com os seguintes dados:

2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) + 484 kJ

3O2(g) + 285 kJ 2O3(g)

calcula-se que a formação de um mol de vapor d’água, a partir de hidrogênio e ozônio, libera, aproximadamente:a) 200 kJb) 290 kJc) 580 kJd) 770 kJe) 500 kJ

826. O acetileno (C2H2), usado nos maçaricos de solda a oxigênio, queima conforme a equação:

C2H2(g) + 2,5O2(g) 2CO2(g)+ H2O(l)

Dados:

2C(s) + H2(g) C2H2(g) H=+54,2 kcal/molH2(g) + 0,5O2(g) H2O(l) H= -68,3 kcal/molC(s) + O2(g) CQ2(g) H= -94,1 kcal/mol

A diferença de entalpia para a combustão completa de acetileno será:a) -188,2 kcal/molb) -330 kcal/molc) -310,7 kcal/mold) -376,4 kcal/mole) -115 kcal/mol

827. A decomposição do explosivo nitroglicerina liberta grande volume de gases e considerável quantidade de calor, de acordo com a reação:

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Alcides Ribeiro – Curso Especial de Química

4C3H5(ONO2)3(s) 12CO2(g) + 10 H2O(g) + 6N2(g) + O2(g)

Dados os calores de formação: nitroglicerina, Hf = -58,0 kcal/mol; CO2(g) Hf = -94,0 kcal/mol; H2O(g) Hf = -57,8 kcal/mol, a variação de entalpia na decomposição de nitroglicerina em kcal por mol de glicerina é:a) -368,5b) -737,0c) -1.105,5d) -945,5e) -437,5

828. Considere os seguintes dados, referentes à combustão de um mol de carbono e um mol de enxofre:

C(s) + O2(g) CO2(g) + 94 kcalS(s) + O2(g) SO2(g) + 70 kcal

Qual o calor produzido pela queima de 100 g da mistura de carbono e enxofre contendo 10% em massa de enxofre? (Dados: O = 12; S = 32)a) 166 kcalb) 332 kcalc) 500 kcald) 705 kcale) 727 kcal

829. (Unicamp) A hidrazina (H2N — NH2) tem sido utilizada como combustível em alguns motores de foguete. A reação de combustão que ocorre pode ser representada, simplificadamente, pela seguinte equação:

H2N — NH2(g) + O2(g) = N2(g) + 2 H2O(g)

A variação de entalpia dessa reação pode ser estimada a partir dos dados de entalpia das ligações químicas envolvidas. Para isso, considera-se uma absorção de energia quando a ligação é rompida, e uma liberação de energia quando a ligação é formada. A tabela a seguir apresenta dados de entalpia por mol de ligações rompidas.

Ligação Entalpia / kJ mol-1

H – H 436H – O 464N – N 163N = N 514N N 946C – H 413N – H 389O = O 498O – O 134C = O 799

a) Calcule a variação de entalpia para a reação de combustão de um mol de hidrazina.b) Calcule a entalpia de formação da hidrazina sabendo-se que a entalpia de formação de água no estado gasoso é de -242 kJ mo-1.

830.(Unicamp/2000) Considere uma gasolina constituída apenas de etanol e de n-octano, com frações molares iguais. As entalpias de combustão do etanol e do n-octano são -1368 e -5471 kJ/mol, respectivamente. A densidade dessa gasolina é 0,72 g/cm3 e a sua massa molar aparente, 80,1 g/mol.a) Escreva a equação química que representa a combustão de um dos componentes dessa gasolina.b) Qual a energia liberada na combustão de 1,0 mol dessa gasolina?c) Qual a energia liberada na combustão de 1,0 litro dessa gasolina?

831. (Cesgranrio) Dado o esquema a seguir, estabelecido nas condições padrão:

Sabendo que a entalpia padrão de formação de CO(g) é igual a -26 kcal/mol calcule, a entalpia padrão de formação do metanol líquido.

832. (ITA) É dado o gráfico de energia a seguir, referente à dissolução do KNO3 (c) em muita água:

A respeito do gráfico são feitas as seguintes afirmações:1) A energia posta em jogo no processo de ruptura das ligações iônicas do KNO3(c) é representada por x + w.II) A energia posta em jogo no processo de dissolução é representada por x.III) O processo de ruptura das ligações iônicas do KNO3(c) é endo-energético.Quais dessas afirmações estão corretas?

833. Sabendo-se que a energia das ligações:

Ligação EnergiaC – H 98,8 kcalCl – Cl 58,0 kcalC – Cl 78,5 kcal H = Cl 103,2 kcal

Calcule a variação de entalpia (H) do processo:

CH4(g) + Cl2(g) CH3Cl(g) + HCl(g)

834. Julgue os itens.a) Reações que liberam calor chamam-se exotérmicas, quando absorvem calor chamam-se endotérmicas.b) Calorímetros são aparelhos usados para medir a quantidade de calor que é liberada ou absorvida numa transformação física ou química.c) O Princípio de Conservação da Energia diz que a energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada.d) Reações endotérmicas são aquelas em que há aumento de entalpia, as exotérmicas são aquelas em que há diminuição de entalpia.

835. (Unicamp) Grafite e diamante são formas alotró-picas do carbono, cujas equações de combustão são representadas abaixo:

C(gr) + O2(g) = CO2(g) H = -393,5 kJ.mol-1

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C(d) + O2(g) = CO2(g) H = -395,4 kJ.mol-1

a) Calcule a variação de entalpia necessária para converter 1 mol de grafite em diamante.b) Qual a variação de entalpia envolvida na queima de 120 g de grafite? Dado: C 12.

836. Com os dados a seguir, construa um diagrama de entalpia da conversão: H2O(l) H2O(g)

Calor de formação da H2O(l) = -68,3 kcal/mol Calor de formação da H2O(g) = -57,8 kcal/mol

837. (UniCEUB-2ª/2000) Uma lamparina queima álcool etílico segundo a equação balanceada:

C2H5OH(l) + 3O2(g) 2CO2(g) + 3H2O(l)

Conhecendo os calores de formação do álcool etílico (-277 kJ/mol), do gás carbônico (-393 kJ/mol) e da água (-285 kJ/mol), podemos afirmar que:

a) a combustão ocorre com liberação de 1.928 kJ/mol de álcool etílico.b) a combustão ocorre com absorção de 1.928 kJ/mol de álcool etílico.c) essa reação é atérmica.d) a combustão ocorre com absorção de 1.364 kJ/mol de álcool etílico.e) a combustão ocorre com liberação de 1.364 kJ/mol de álcool etílico.

838. Uma reação química é um fenômeno de transformação de substâncias denominadas reagentes em outras substâncias denominadas produtos. Sobre os aspectos termo-cinéticos das reações químicas, julgue os itens.a) Um dos sistemas propelentes usados em foguetes é uma mistura de hidrazina, N2H4, como combustível e peróxido de hidrogênio, H2O2, como oxidante. Essa reação se inicia pelo simples contato dos reagentes, de-monstrando a alta afinidade entre os mesmos. A reação que ocorre é:

N2H4(l) + 2H2O2(l) N2(g) + 4H2O(g)

O H dessa reação vale -151,2kcal, tomando por base as entalpias de formação dos reagentes e produtos.Dados: N2O4(l) = + 12 kcal/mol

H2O2(l) = -46 kcal/molH2O(g) = -57,8 kcal/mol

b) Em relação a entalpia de formação do N2(g) o seu valor será sempre igual a zero.

839. Qual o nome do H das seguintes reações:

a) C2H5OH(l) + 3O2(g) 2CO2(g) + 3H2O(l) H = -213 kcal

b) 2C(s) + 3H2(g) + ½ O2(g) C2H5OH(l) H = -66,4 kcal

840. (Fuvest) Considere os dados

Reagente Produto H (condições padrão)

1 C(grafite) C(diamante) +0,5 kcal/mol de C2 I(g) ½ I2(g) -0,25 kcal/mol de I3 ½ Cl2(g) Cl(g) +0,30 kcal/mol de Cl

Pode-se afirmar que o reagente tem maior energia que o produto somente em:a) 1b) 2c) 3

d) 1 e 2e) 1 e 3

841. (Fuvest) Considere as transformações representadas por:

I) água cátion hidrogênio + ânion hidroxilaII) água hidrogênio + oxigênioIII) água sólida água líquida

No sentido indicado ocorre absorção de energia nas transformações representadas em:a) I, II e IIIb) I e II, somentec) II e III, somented) II, somentee) III, somente

842. (Fuvest) Na reação representada por:

CH4(g) + 4Cl2(g) CCl4(l) + 4HCl(g)

Ha liberação de 108 kJ de energia térmica por mol de HCl formado. Nas mesmas condições, qual será a enerqia térmica liberada na formação de 73,0 g do HCl(g)? (massas atômicas: H = 1,0 e Cl = 35,5).a) 54kJb) 108kJc) 162kJd) 216kJe) 432 kJ

843. Dos seguintes valores a 25ºC:

Fe2O3(s) + 3C(grafite) 2Fe(s) + 3CO(g) H = 117,3 kcal

FeO(s) + C(grafite) Fe(s) + CO(g) H = 37,3 kcal

C(grafite) + O2 CO2(g) H = -94,05 kcal

CO(g) + 1/2O2(g) CO2(g) H = -67,63 kcal

Podemos concluir que os valores de H para as reações:

Fe(S) + 1/2O2(g) FeO(s)

e

2Fe(S) + 3/2O2(g) Fe2O3(s)

Valem respectivamente:a) 63,72 kcal e 196,56 kcalb) 67,63 kcal e 202,89 kcalc) 196,56 kcal e -63,72 kcald) -63,72 kcal e -196,56 kcale) 37,3 kcal e -117,3 kcal

844. (UnB) A energia de ligação é a quantidade de energia necessária para quebrar um mol de uma dada ligação. Então, por energia de ligação entende-se a variação de entalpia, H, usada para romper um mol de ligação. Por exemplo, na reação, a 25ºC, representada pela equação:

CH4(g) C(g) + 4H(g); H = 1664 kJ/mol,

são quebrados 4 mols de ligações C — H, sendo a energia de ligação, portanto, 416 kJ/mol. Ao passo que na reação:

C2H6(g) 2C(g) + 6H(g); H = 2826 kJ/mol,

também a 25ºC, são quebradas as ligações C — H e C — C. Com base nestas informações, julgue os tens.a) O valor da energia de ligação C — C, a 25ºC, é 330 kJ/mol;b) Ambas as reações citadas são exotérmicas;



c) H = -2826 kJ/mol não corresponde à variação de entalpia de formação de um mol de C2H6(g) a 25ºC:

d) No processo C2OH6(g) 2C(g) + 6H(g) são quebradas 6 ligações C — H e 2 ligações C – C;e) Para romper as ligações de 1/2 mol de O2H6(g) são necessários 1413 kJ.

845. (Fuvest) Com base nas variações de entalpia associadas às reações abaixo:

N2(g) + 2O2(g) 2NO2(g) H = -67,6 kJN2(g) + 2O2(g) N2O4(g) H = +9,6 kJ

Pode-se provar que a variação de entalpia associada à reação de dimerização do NO2 será igual a:a) -58,0kJb) +58,0 kJo) -77,2kJd) +77,2 kJe) +648kJ

846. (Fuvest) Quando 0,500 mol de etanol líquido sofre combustão total sob pressão constante, produzindo CO2 e H2O, gasosos, a energia liberada é 148 kcal. Na combustão de 3,00 mols de etanol, nas mesmas condições, a entalpia dos produtos, em relação à dos reagentes, e:a) 74 kcal, menorb) 444 kcal, menorc) 888 kcal, menord) 444 kcal, maiore) 888 kcal, maior

847. A queima de combustível no interior de motores pode ocorrer de forma incompleta e produzir monóxido de carbono, um gás extremamente tóxico, ao invés de CO2, que é produzido na queima completa. Para evitar a emissão desse gás, alguns automóveis são equipados com um catalisador que promove a queima do monóxído de carbono, convertendo-o em dióxido de carbono. Tornando-se como modelo de combustível o n-hexano (C6H14) para o qual o calor padrão de combustão é de -4163 kJ/mol-1 e sabendo-se que:

C6H14(l) + 13/2O2(g) 6CO + 7H2O(g) H = -2465 Kj.mol-1

Pode-se afirmar que:a) A conversão de CO em CO2 é endotérmica.b) O calor liberado na conversão de CO em CO2 é menor que 300 kJ/molc) É esperado que a conversão de CO em CO2, ocorra com um abaixamento de entropia.d) A queima completa do n-hexano libera mais calor que a queima incompleta.e) A combustão completa do n-hexano é exotérmica.

848.( Cesgranrio) O gás hilariante (N2O) tem características anestésicas e age sobre o sistema nervoso central, fazendo com que as pessoas riam de forma histérica. Sua obtenção é feita a partir de decomposição térmica de nitrato de amônio (NH4NO3), que se inicia a 185ºC, de acordo com a seguinte equação:

NH4NO3(s) N2(g) + 2H2O(g)

No entanto, o processo é exotérmico e a temperatura fornecida age como energia de ativação. Sabe-se que as formações das substâncias N2O, H2O e NH4NO3 ocorrem através das seguintes equações termoquímicas:

N2(g) + ½ O2(g) N2O(g) – 19,5 kcalN2(g) + ½ O2(g) H2O(g) + 57,8 kcalN2(g) + H2(g) = 3/2 O2(g) NH4NO3(g) + 87,3 kcal

A quantidade de calor liberada, em kcal, no processo de obtenção do gás hilariante é:

a) 8,8b) 17,6c) 28,3d) 125,6e) 183,4

849. (Fuvest) Tanto gás natural como óleo diesel são utilizados como combustível em transportes urbanos. A combustão completa do gás natural e do óleo diesel liberam, respectivamente, 9.102 kJ e 9.103 kJ por mol de hidrocarboneto. A queima desses combustíveis contribui para o efeito estufa. Para igual energia liberada, quantas vezes a contribuição do óleo diesel é maior que a do gás natural?Considere: Gás natural = CH4

Óleo diesel = C14H30

a) 1,1b) 1,2c) 1,4d) 1,6e) 1,8

850. (ITA) Considere as informações contidas nas seguintes equações termoquímicas mostradas a seguir, todas referentes à temperatura de 25ºC e pressão de uma atmosfera:1) H2O(l) H2O(g); H1 = 44,0 kJ/mol.2) CH3CH2OH(l) CH3CH2OH(g) H2 =42,6 kJ/mol.3) CH3CH2OH(l) + 7/2O2(g) 2CO2(g) + 3H2O(l); H3 = -1366,8 kJ4) CH3CH2OH(l) + 7/2O2(g) 2CO2(g) + 3H2O(l);H4 = ?5) CH3CH2OH(l) + 7/2O2(g) 2CO2(g) + 3H2O(l); H5 = ?6) CH3CH2OH(l) + 7/2O2(g) 2CO2(g) + 3H2O(g); H6 = ?

Em relação ao exposto anterior, é errado afirmar que:a) As reações representadas pelas equações 1 e 2 são endotérmicas.b) As reações representadas pelas equações 3, 4, 5 e 6 são exotérmicas.e) H4 = -1234,8 kJ/mol.d) H5 = -1324,2 kJ/mol.e) H6 = -1277,4 kJ/mol.

851. Considerando as seguintes energias de ligação em kcal/mol:

C – Cl 81C – O 86O = O 105C – H 99H – O 110C = O 178

qual dos compostos requer maior energia para se dissociar completamente em átomos, quando aquecemos 1 mol do mesmo, no estado gasoso?a) metanob) metanolc) metanald) clorometanoe) diclorometano

852. Calcular o H da reação de síntese de 170 g de amônia a partir das energias de ligação:

N — H ............................... + 93,4 kcalH — H ............................... + 104,2 kcalN N ............................... + 225,8 kcal

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) H = ?



853. (Unirio) O gás cloro (Cl2), amarelo-esverdeado, é altamente tóxico. Ao ser inalado, reage com a água existente nos pulmões, formando ácido clorídrico (HCl), um ácido forte capaz de causar graves lesões internas, conforme a seguinte reação:

Cl2(g) H2O(g) HCl(g) + HClO(g)

Ligação Energia de ligação(kJ/mol 25ºC e 1atm)

Cl – ClH – OH – CLCl – O

243464431205

Utilizando os dados constantes na tabela anterior, marque a opção que contém o valor de entalpia verificada, em kJ/mol.a) +104b) +71e) +52d) -71e) - 104



Gabarito :

820. C C C C821. 91822. 04

823. 24824. 28825. B826. Bc

827. A

828. E

829. a) - 585 kJ/mol; b) 101 kJ/mol

830. a) C2H6O + 3O2 2CO2 + 3H2O ou

C8H18 + 25/2 O2 8CO2 + 9H2O

b) 3420 kJ/mol liberados

c) 30.742 kJ/mol liberados831. -57 kcal

832. Todas as afirmativas estão corretas.

833. - 24,9 kcal834. C C C C835. a) H=+1,9kJ; b) H= -3935kJ836.

837. E

838. C C

839. a) Calor de combustão do etanol

b) Calor de formação do etanol

840. B841. A

842. D

843. D

844. C E C E C

845. D

846. C847. E C C C C848. A

849. C

850. D851. B852. - 110 kcal853. B


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