LISTA DE EXERCÍCIOS DO 3º ANO

Questão 1Em alguns fogos de artifício, alumínio metálico em pó é queimado, libertando luz e calor. Esse fenômeno pode ser representado como:

2 Al(S) + 3/2 O2 (G ) → Al2O3 (S)

a) Qual o volume de O2 (G), nas condições normais de temperatura e pressão, necessário para reagir com 1,0 g do metal?

b) Qual a quantidade de calor à pressão constante desprendida na reação de 1,0 g de alumínio?

Dados: Volume molar do gás ideal nas condições normais de temperatura e pressão = 22,4 litros, M(Al) = 27 g/mol.

Gabarito: a) 0,62 L de gás oxigênio.b) 30,6 kJ de energia liberada

Questão 2(PUC – SP) Num calorímetro de gelo, fizeram-se reagir 5,400 g de alumínio (Al) e 16,000 g de óxido férrico, Fe2O3. O calorímetro continha, inicialmente, 8,000 Kg de gelo e 8,000 Kg de água. A reação foi iniciada mediante controle remoto. Ao final, encontraram-se, no calorímetro, 7,746 Kg de gelo e 8,254 Kg de água. Os produtos finais da reação foram ferro e óxido de alumínio. Sabendo-se que o valor do calor latente de fusão do gelo é igual a 80 cal/g, pede-se:

a) A quantidade de calor liberada pela reação nas condições acima.

b) A variação de entalpia por mol de Fe2O3(S) que reage.

Dadas as massas molares: M(O) = 16 g/mol; M(Al) = 27 g/mol e M(Fe) = 56 g/mol.

Gabarito: a) Q = 20320 calb) 203200 cal liberados

Questão 3Com o objetivo de determinar o calor de reação entre 50 mL de uma solução 1 mol/L de HCl e 50 mL de uma solução 1 mol/L de

NaOH à pressão constante, um aluno obteve os seguintes resultados:

Temperatura inicial da solução ácida: 25ºC.

Temperatura inicial da solução alcalina: 25 ºC.

Temperatura após a mistura: 32 ºC. Massa aproximada da solução: 100

ºC.

Pergunta-se:

a) Qual a quantidade de calor liberado?b) Na reação de 1 mol de HCl com 1

mol de NaOH, qual a quantidade de calor (em calorias) liberada?

c) A reação em questão pode ser classificada como exotérmica ou endotérmica?

Dados: calor específico da água: 1 cal/g.ºC. M(H) = 1,0 g/mol, M(O) = 16,0 g/mol, M(Na) = 23,0 g/mol e M(Cl) = 35,5 g/mol

Gabarito: a) Q = 700 calb) 14400 calc) A reação é exotérmica porque o calor

foi liberado.Questão 4

Dadas as seguintes equações, a 25 oC:

C(grafite) + 2 H2(g) + ½ O2(g) → CH3OH(l) + 238,6 kJ

CO2(g) → C(grafite) + O2(g) – 393,5 kJ

H2(g) + ½ O2(g) → H2O(l) + 285,8 kJ

a) Calcule a entalpia de combustão completa do metanol, a 25 oC.

b) Tal processo é endotérmico ou exotérmico?

Gabarito: a) ∆H = – 681,5 kJb) É exotérmica

Questão 5Determine a entalpia de formação do ácido clorídrico gasoso, segundo a reação representada pela equação:

H2(g) + Cl2(g) → 2 HCl(g)

Dados:

I. H2(g) → 2 H(g) ∆H = 436 kJ/molII. Cl2(g) → 2 Cl(g) ∆H = 243 kJ/molIII. HCl(g) → H(g) + Cl(g) ∆H = 431

kJ/mol

Indique todos os cálculos.

Gabarito: ∆H = – 183 kJQuestão 6

(UnB) O calor liberado na queima de um mol de uma substância combustível, em condições estabelecidas, é chamado de calor molar de combustão e a quantidade de calor liberada por unidade de massa da substância combustível é chamada de poder calorífico. Analise os dados da tabela abaixo.

Substância Calor molar de combustão (kJ/mol)

Poder calorífico (kJ/Kg)

Hidrogênio 285,5 142750Butano 2878,6 49631

Julgue os itens.

(1) Na combustão de 1 kg de butano, é obtida um quantidade de calor menor do que na combustão de 1kg de gás hidrogênio (H2).

(2) O gás hidrogênio (H2) não é considerado um bom combustível em função do seu poder calorífico.

(3) Na combustão dessas substancias, a energia liberada na formação das ligações dos produtos é menor que a energia absorvida na ruptura das ligações dos reagentes.

(4) A soma das energias de ligação do butano é maior do que a do hidrogênio.

Gabarito: C, E, E, CQuestão 7

(Unicamp) Quantidades diferentes de entalpia são envolvidas na combustão do etanol, C2H5OH, e etileno, C2H4, como mostram as equações I e II:

I. 1 C2H5OH(l) + 3 O2(g) → 2 CO2(g)

+ 3 H2O(l) ∆H = – 1368 kJ/mol de etanol

II. C2H4(g) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 2 H2O(l) ∆H = – 1410 kJ/mol de etileno

Sob condições adequadas, é possível obter etanol a partir da reação representada pela equação III.

III. C2H4(g) + H2O(l) → C2H5OH(l)

a) Qual a variação de entalpia envolvida por mol de C2H4

consumido na reação III?b) Sabendo-se que a entalpia de

formação da H2O(l) é – 286 kJ/mol e que a do C2H4(g) é 52 kJ/mol, calcule a entalpia de formação por mol de C2H5OH(l).

Gabarito: a) ∆H = – 42 kJ/mol b) ∆H = – 276 kJ/mol

Questão 8Julgue os itens a seguir.

(1) Considere a reação CaCO3 (S) → CaO(S) + CO2(g) e a tabela abaixo

Substância Entalpia de formação(kJ/mol, a 25 ºC e 1 atm )

CaCO3 (S) – 1207,0 CaO(S) – 635,5CO2(g) – 393,5

A partir desses dados, é correto afirmar que o gráfico a seguir representa adequadamente o aspecto energético da reação apresentada.

(2) A molécula CO3-2 tem geometria

piramidal.

(3) O raio atômico do cálcio é menor que o do magnésio.

Gabarito: E, E, E.Questão 9

A tabela abaixo, em que C6H12O6 representa a glicose, mostra valores de entalpia de formação de diversas substâncias. Com base nesses dados, calcule, em kJ, a entalpia de combustão de 90,0774 g de glicose, a 25 ºC. Multiplique o valor obtido por – 100. Para a marcação na folha de resposta, despreze a parte fracionária do resultado final obtido, após efetuar todos os cálculos solicitados.

Substância Entalpia de formação (kJ/mol) a 25 ºC

C6H12O6 – 4073,23 CO2 – 393,51H2O – 285,83O2 0,00

Dados: M(H) = 1,0079g/mol; M(C) = 12,011g/mol e M(O) = 15,999g/mol.

Gabarito: 140Questão 10

Cerca de 90% do ácido nítrico, principal matéria–prima dos adubos à base de nitratos, são obtidos pela reação de oxidação da amônia pelo O2, em presença de catalisador – platina com 5% a 10% de paládio ou de ródio (ou de ambos) – a uma temperatura de 950oC. A reação é representada pela equação:

6 NH3(g) + 9 O2(g) 2 HNO3(g) + 4 NO(g) + 8 H2O(g)

Essa reação ocorre nas seguintes etapas:

I– 6NH3(g) + 15/2O2(g) 6NO(g) + 9H2O(g) H = - 1359 kJ

II – 3 NO(g) + 3/2 O2(g) 3 NO2(g) H = - 170 kJ

III– 3NO2(g) + H2O(g) 2HNO3(g) + NO(g) H = - 135 kJ

Com base nas informações relativas às três etapas envolvidas na produção de ácido nítrico, calcule, em quilojoules, a variação de entalpia correspondente à síntese de um mol desse ácido. Divida o valor calculado

por dez e despreze a parte fracionária do seu resultado, caso exista.

Gabarito: 166Questão 11

Um motorista de táxi afirmou gastar em seu carro 10 litros de gasolina por dia. Admitindo-se combustão total e que a gasolina utilizada possui fórmula C8H18, quantas calorias são liberadas diariamente por essa quantidade de combustível?Dados: a massa de um litro de gasolina é igual a 7,3 x 102g; o calor de combustão da gasolina é igual a 10,5 kcal/g.

a) 5,7 x 104 kcal.b) 6,7 x 103 kcal.c) 1,5 x 106 kcal.d) 3,0 x 103 kcal.e) 7,6 x 104 kcal.

Gabarito: Letra A

Questão 12A combustão completa do butano pode ser representada por: 1 C4H10(g) + 13/2 O2(g) → 4 CO2(g) + 5 H2O(g). Considerando-se o butano, C4H10, como componente majoritário do gás de cozinha, GLP, e utilizando-se os seguintes dados para entalpias padrão de formação:

4 C + 5 H2(g) → 1 C4H10(g) ∆H0 = – 125 kJ1 C + 1 O2(g) → 1 CO2(g) ∆H0 = – 394 kJ1 H2(g) ½ O2(g) → 1 H2O(g) ∆H0 = – 242 kJ

Obtêm-se, para o calor de combustão do butano, em kJ/mol:

a) – 2911b) – 2661c) – 1693d) – 1479e) – 761

Gabarito: Letra BQuestão 13

(UnB – 1º/99)Em geral, as reações químicas que provocam a liberação de grande quantidade de calor tem uso potencial como combustível. Esse é o caso da combustão do

hidrogênio, que possui também a vantagem de não ser poluente.

Sabendo que variação de entalpia é o calor liberado ou absorvido em uma reação química sob pressão constante, é considerado o diagrama acima, no qual os coeficientes das equações químicas apresentadas referem – se à quantidade de matéria, julgue os itens a seguir.

(1) Apesar de a reação de combustão do hidrogênio liberar grande quantidade de energia, a indústria automobilística não o utiliza como combustível porque os produtos provenientes de sua combustão são muito tóxicos ao ser humano.

(2) A reação apresentada por 2H(g) + ½O2(g) 2H(g) + O(g) absorve 59.200 cal.

(3) A energia medida necessária para romper 1 mol de ligações O – H é igual a 110,6 Kcal.

(4) Utilizando a lei de Hess, conclui – se que a formação de 1 mol de O2

gasoso libera 118,4 Kcal.(5) O processo de quebra da ligação

absorve energia.

Gabarito: E, C, C, C, CQuestão 14

Em um determinado tipo de doce diet, existe 0,10 g de lipídios para casa 100 g de doce. Considere que esses lipídios sejam todos representados pela tripalmitina (M = 800 g/mol) e que essa será queimada no organismo segundo a equação abaixo.

Calcule, em quilocalorias, a energia que será produzida pelo consumo de 1 kg desse doce, desprezando a parte fracionária de seu resultado, caso exista.

Gabarito: 006Questão 15

Suponha que o trabalho realizado por um motor de combustão interna a gasolina, em um ciclo, seja igual a 0,5 Kcal e que a gasolina seja constituída pelo hidrocarboneto C9H20, que possui calor de combustão de 1.500 Kcal/mol. Considere, ainda, que a densidade da gasolina seja de 0,8 g/mL e que o rendimento desse motor seja de 30%. Sabendo que M(C9H20) = 128 g/mol, calcule o número de ciclos que o motor pode realizar com 480 mL de gasolina. Divida o valor calculado por 100 e despreze a parte fracionária de seu resultado, caso exista.

Gabarito: 027Questão 16

Por “energia de ligação” entende-se a variação de entalpia, H, necessária para quebrar um mol de uma dada ligação. Esse processo é sempre endotérmico, H>0. Assim, no processo representado pela equação:

CH4(g) 1C(g) + 4 H(g) H = + 1663 kJ/mol,

São quebrados 4 mols de ligação C – H, sendo a energia de ligação, portanto 416 kJ/mol.

Sabendo-se que no processo:

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

São quebradas ligações C – C e C – H, qual o valor da energia de ligação C – C?

Gabarito: 330 kJ/molQuestão 17

A combustão do metanol, CH4O(l), e a do etanol, C2H6O(l), podem ser representadas pelas equações:

1 CH4O(l) + 3/2 O2(g) 1 CO2(g) + 2 H2O(g)

H = – 671 kJ/mol

1 C2H6O(l) + 3 O2(g) 2 CO2(g) + 3 H2O(g)

H = – 1.327 kJ/mol

Sabe–se que as densidades desses dois líquidos são praticamente iguais. Na combustão de um mesmo volume de cada um, qual libertará mais calor? Indique como resposta o que libera mais calor, divida por 10 o resultado e despreze a parte fracionária, caso exista.Dados: massas molares do metanol = 32 g/mol e do etanol = 46 g/mol.

Gabarito: O etanol libera maior quantidade de energia que o metanol, respectivamente: 923 kJ/32g e 671 kJ/32g.

Questão 18O 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 da água líquida, conforme a equação abaixo, 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 25oC 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 e à mesma pressão. Divida o valor calculado por

10 e despreze a parte fracionária de seu resultado, caso exista.

Gabarito: 024Questão 19

Uma aplicação prática importante da Termoquímica é a determinação da energia liberada nas reações de combustão. Uma fração da energia que o mundo utiliza vem da combustão do gás natural que é formado de metano, principalmente, mais etano e, ainda, em menor proporção, propano e butano. A reação principal do gás natural é, portanto a combustão do metano:

CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l)

A tabela a seguir fornece valores aproximados da entalpia padrão de combustão:

Substância Fase Entalpia padrão de combustão (kJ/mol)

C(grafite) Sólido – 394 CH4 Gás – 889 C2H6 Gás – 1560 C3H8 Gás – 2220C4H10 Gás – 2878

H2 Gás – 289

Calcule a variação da entalpia padrão, em kJ/mol da reação:

C(grafite) + 2 H2(g) → CH4(g)

Gabarito: H = + 77 kJ/molQuestão 20

Dadas as variações de entalpia de formação para as substâncias:

Substâncias (kcal/mol)CH4(g) – 17,9CO2(g) – 94,0H2O(l) – 68,3

Calcule a entalpia (em kcal/mol) da reação de combustão do metano.

CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l)

Gabarito: H = – 212,7