Questões de Concurso sobre Termoquímica

São meios de propagação de calor:

Em uma aula experimental, no laboratório de cinética química do IFPA, foi determinado a energia de ativação da reação de oxidação do íon iodeto pelo persulfato, de acordo com a reação dada a seguir.

2 l^- + S₂O₈^2- $\begin{array}{c}{K}_1\\ \to \\ amido\end{array}$ l₂ + 2SO₄^2-

l2 + 2S₂O₃^2-$\begin{array}{c}{K}_2\\ \to \\ amido\end{array}$ 2 l^- + S₄O₆^2-

Com os resultados obtidos no experimento foi construído um gráfico da constante de velocidade da reação em função da temperatura (ln k versus 1/T), esperando-se obter uma linha reta. A melhor reta foi obtida pelo método dos mínimos quadrados correspondendo a equação abaixo:

ln k = 14,58 - $\frac{5968}{T}$

Dado: R = 8,314 J/Kmol, k =(M^-1.s)^-1

Os estudantes encontraram que a energia de ativação da reação foi de:

Um funcionário de uma empresa petroquímica precisa determinar o $\Delta$H° de hidrogenação do eteno, que é assim equacionada:

C₂H_{4 (g)} + H_{2 (g)} $⟶$ C₂H_{6 (g) --------------} $\Delta$Hº = ?

Dispondo das seguintes entalpias-padrão de combustão:

C₂H_{4 (g)} + 3 O_{2 (g)} $⟶$ 2 CO_{2 (g)} 2H₂O _{(I) ----------------} $\Delta$H_cº= -1.411,2 KJ/mol

H_{2 (g)} +1/₂ O_{2 $⟶$ (g)} $⟶$H₂O _{(I) ---------------------------}$\Delta$H_cº= -285,8 KJ/mol

C₂H_{6 (g)} + 7/₂ O_{2 (g)} $⟶$2 CO_{2 (g)} + 3 H₂O _{(I) -- ---------}$\Delta$H_cº= -1.560,7 KJ/mol

O $\Delta$Hº para a reação em questão, em kJ/mol, será igual a:

Em termoquímica, a medição da quantidade de energia térmica liberada ou absorvida numa transformação física ou química é feita por meio de um dispositivo adiabático no qual a energia transferida é monitorada pela variação de temperatura. Colocando-se um corpo aquecido ou uma reação em meio aquoso nesse dispositivo, a variação de temperatura da água poderá fornecer a quantidade de energia liberada ou absorvida pelo corpo ou pela reação.

Assinale a alternativa que mostra o instrumento utilizado no procedimento descrito.

Com a crescente demanda por energia, o biogás produzido a partir de biomassa residual pode substituir os combustíveis fósseis, reduzindo os impactos ambientais e contribuindo para a descarbonização da matriz energética. O Brasil é um dos maiores produtores de commodities agrícolas, gerando grandes quantidades de resíduos sólidos e líquidos que podem ser matéria-prima potencial para a produção de biogás. O biogás pode ser produzido por tecnologias como a digestão anaeróbica, resultando na produção de uma mistura gasosa composta, principalmente, de metano (CH₄) e dióxido de carbono (CO₂). A composição do biogás varia conforme o material a ser degradado e as condições químicas e físicas que influenciam no processo da biodigestão anaeróbia. Em média, o biogás é composto por 55% de CH₄, 35% de CO₂, 3% de N₂, 1% de H₂, 1% de O₂ e 1% de H₂S.

Dada as equações químicas abaixo que destacam algumas reações com o metano.

CH₄ (g) + 2O₂ (g) → CO₂ (g) + 2H₂O (g) (reação 1)

CH₄ (g) + H₂O (g) ⇌ 3H₂ (g) + CO (g) (reação 2)

C (grafite) + 2 H₂ (g) → CH₄ (g) (reação 3)

A tabela tem os dados termodinâmicos das substâncias envolvidas nas reações.

A respeito dessas reações, foram feitas as seguintes afirmações:

I. na reação 2, o aumento da temperatura desloca o equilíbrio na direção dos reagentes;

II. a formação do metano a partir dos reagentes em seus estados padrões é um processo com ΔG = -50,65kJ;

III. a energia liberada na combustão de 1mol de metano a 25o C e 1,0 atm é igual a - 803kJ;

IV. Para que as reações 1, 2 e 3, a pressão e temperatura constantes, sejam espontâneas, a variação da energia livre de Gibbs deve ser positiva.

São corretas APENAS as afirmações

Uma reação química com variação de entropia negativa e variação de entalpia positiva é espontânea.

92g de etanol é queimado no interior de um recipiente fechado de forma que 20% do calor gerado é dissipado e o restante é utilizado para aquecer 51,2 kg de água que está inicialmente a 25ºC. Considerando que o calor molar de combustão do etanol é 8x10³ kJ/mol e o calor específico da água é 75 J/ºC.mol, calcule a temperatura final da água e assinale a opção correta.

A glicose, C₆H₁₂O₆, é uma importante fonte de energia para o corpo humano. Com o objetivo de estimar seu calor de formação, um técnico em química colocou 3,6 g de glicose em um calorímetro com capacidade calorífica de 8,0 kJ ºC, verificando que a temperatura do sistema aumentou de 25,0 ºC para 32,0 ºC.

Considerando essas informações, o calor de formação estimado para a glicose, em kJ mol^-1, é

A reação de decomposição da amônia (NH₃) pode produzir hidrazina (N₂H₄) e gás hidrogênio (H₂), conforme a equação química que se segue.

2 NH_{3 (g)} → N₂H_{4 (l)} + H_{2 (g)}

Essa reação ocorreu a partir de 0,07 m³ de uma mistura gasosa que possui 70% em massa de amônia e cuja densidade é 0,9 g/L. A eficiência do processo foi de 65% e foram observadas as seguintes reações químicas e respectivas variações de entalpia (∆Hn, em que n = 1 ou 2):

N_{2 (g)} + 2 H_{2 (g)}→ N₂H_{4 (l)} ____________ ∆H₁ = +51 kJ/mol

N_{2 (g)} + 3 H_{2 (g)} → 2 NH_{3 (g)} ___________∆H₂ = −92 kJ/mol

Nessa situação hipotética, considerando-se que $M_{N_2{H}_4}$ = 32 g/mol e $M_{N{H}_3}$ = 17 g/mol sejam as massas molares da hidrazina e da amônia, respectivamente, a variação de entalpia envolvida na quebra da amônia, caso o rendimento da reação tivesse sido de 100%, seria

De acordo com o princípio de Thompsen e Berthelot, uma reação química será progressivamente mais espontânea à medida que se tornar mais exotérmica. No entanto, esse não é o único critério que deve ser avaliado para prever a espontaneidade de uma reação. Em 1854, Clausius introduziu o conceito de entropia, que apresenta a ideia de que toda reação que ocorre de forma espontânea tende para um aumento de desordem no sistema.

Com base nas ideias de variação de entalpia e entropia, em qual dos seguintes casos a reação poderá ser espontânea, para qualquer valor de temperatura?

As transformações físicas e químicas envolvem trocas de energia, principalmente na forma de calor. No dia a dia e na rotina de laboratório é muito importante conhecer e controlar essas trocas de calor.

A respeito dos conceitos envolvidos sobre entalpia, é INCORRETO afirmar que a

As etapas envolvendo as reações químicas abaixo podem ser utilizadas para a obtenção de um produto (P) segundo a reação global: $2A+3B\to P$.

Etapa I. $C\to A+B$ $△H$= + x kJ

Etapa II. $2C+D\to P$ $△H$ = - y kJ

Etapa III. $B\to D$ $△H$ = + z kJ

Assinale a alternativa que apresenta a expressão algébrica CORRETA para a variação de entalpia (∆H) da reação global.

Sabe-se que a constante de velocidade (k) de uma reação é função da temperatura (T) conforme a Lei de Arrhenius:

$k=Ae\left(\frac{-E_a}{RT}\right)$,

em que $A$ é o fator de frequência e $E_a$ é a energia de ativação. Em um estudo cinético, observou-se que a velocidade de uma determinada reação aumenta 1000 vezes quando a temperatura do meio reacional aumenta de 400 K para 500 K, permanecendo constantes todos os demais parâmetros iniciais.

Assinale a opção que apresenta a energia de ativação desta reação, em kcal mol⁻¹, considerando que $A$ e $E_a$ não dependem da temperatura.

O gás acetileno, C₂H₂ , é instável, incolor, altamente combustível e produz uma chama de elevada temperatura (mais de 3000 °C ou 5400 °F) na presença de oxigênio, por isso é usado nos maçaricos de solda. Possui um cheiro muito agradável quando na forma pura, porém, por conta de impurezas que o acompanham, pode apresentar odor desagradável. As suas principais matérias-primas são o calcário e a hulha. Uma das formas de obtenção do acetileno é através da reação que ocorre quando a água entra em contato com o carbeto de cálcio, CaC₂ , conforme reação (1):

São dadas ainda as equações termodinâmicas (2), (3), (4) e (5):

(2): CaO_(s) + H₂O_(ℓ) → Ca(OH)_2(s) $△$ H⁰= - 65KJ

(3): CaO_(s) + 3C_(s) → CaC_2(s) + CO _(g) $△$ H⁰ = +462KJ

(4): 2C_(s) + O2_(g) → 2CO(g) $△$ H⁰ = - 221 KJ

(5): 2H2O_(ℓ) → 2H_2(g) + O_2(g) $△$ H⁰ = +572KJ

Tomando-as como base, assinale a alternativa que contém corretamente a reação de formação e o ∆Hf⁰ para o acetileno.

As dissoluções dos sais apresentados no gráfico são processos endotérmicos.

Considere as reações termoquímicas de combustão do metanol e do etanol:

Sabendo-se que as densidades do metanol e etanol líquidos são praticamente iguais e considerando as reações de combustão completas, assinale a alternativa correta.

A agricultura global, anualmente, demanda cerca de 80 milhões de toneladas de fertilizantes nitrogenados (Biologia e Mudanças Climáticas no Brasil, 2008). A preocupação com a possível escassez desse elemento para suprir as atividades agrárias implicaria uma escassez de alimento, inviabilizando o sustento de bilhões de pessoas. Com o objetivo de minimizar essa escassez o processo de HaberBosch, é um procedimento que tem como finalidade a produção de fertilizantes sintéticos por meio da reação do nitrogênio gasoso N₂ com o hidrogênio a alta pressão (200 atm) e temperatura (450ºC), gerando como subproduto a amônia (NH₃) (M. G., et al. 2003), através da reação química: N₂(g) + 3H_2(g) → 2 NH_3(g) + energia. Considerando a constante dos gases ideais como sendo 0,082 atm.L/mol.K, os volumes em litros para 1 mol de nitrogênio gasoso e para 2 mols de amônia, nas condições termodinâmicas descritas acima são, respectivamente:

O gráfico a seguir mostra a relação entre a densidade e a temperatura para a água no estado líquido e sólido.

densidade g/cm³

Temperatura (ºc)

De acordo com as informações apresentadas no gráfico,

Considerando que o ΔHvap do clorofórmio no seu ponto de ebulição normal, T = 62ºC, é 30 kJ/mol e a densidade do clorofórmio liquido nessa temperatura é de 1,5g/l, assinale a opção que apresenta a variação de energia interna molar para vaporização do clorofórmio à pressão constante.

Dados: Admitir comportamento ideal do gás e R = 8,314 J/K.mol.

Um balão meteorológico esférico de hidrogênio perfeitamente elástico, de 66 cm de diâmetro, está ao nível do mar, onde a pressão atmosférica é de 760 mm Hg. O diâmetro desse balão (expresso em cm), quando este estiver a 3.300 m acima do nível do mar, onde a pressão atmosférica é de 511 mm Hg, considerando-se a temperatura constante, será de, aproximadamente,

Dados: Volume da esfera: V = 4.π.r³/3

Adote: (53.448)^1/3 = 37,5