Questões de Concurso sobre Termoquímica

Em sistemas reais, o balanço de entropia é um fator importante no cálculo dos trabalhos real e ideal.

A Energia Livre de Gibbs é uma grandeza termodinâmica estabelecida a partir do entendimento da 2ª Lei da Termodinâmica. Essa grandeza indica a espontaneidade de uma transformação, conhecendo a entropia, a entalpia e a temperatura do sistema. Supondo que a reação seja endotérmica e a variação de entropia seja maior que zero, o ΔG será:

Considere os alimentos evidenciados no quadro a seguir, bem como os resultados empíricos obtidos por calorimetria à pressão constante. O equipamento calorímetro (com certo volume de água) foi previamente calibrado e a capacidade calorífica obtida foi de 0,71 Cal . °C^-1.

Considerando os resultados experimentais fornecidos, o alimento mais calórico será:

Um processo será reversível quando seu sentido puder ser revertido em qualquer ponto do processo por uma variação infinitesimal das condições externas.

O etanol (C₂H₅OH) é um biocombustível que pode ser produzido tanto a partir da fermentação de substâncias amiláceas ou açucaradas quanto de forma sintética a partir da hidratação do acetileno ou da redução do acetaldeído. Sua combustão, para produzir CO_2(g) e H₂O^(ℓ), libera 1.368 kJ mol^-1 de C₂H₅OH_(ℓ), quando os produtos são restituídos a 25°C e 1 atm. Usando os dados da tabela abaixo, determine a ∆Hf⁰, em kJ mol^-1, para o C₂H₅OH_(ℓ).

Fonte: James Brady, vol.2.

“A entalpia padrão molar de formação é a variação da entalpia na formação de 1 mol de um composto diretamente a partir dos seus elementos componentes, em seus estados naturais a 25 ºC e 1 bar (padrão).”

KOTZ, J. C. et al. Química geral e reações químicas, v. 1, 9 ed. São Paulo: Cengage Learning, 2015, p. 252.

As entalpias de formação simplifi cam os cálculos em casos de moléculas complexas, pois não levam em conta as particularidades das ligações. A seguir, seguem as entalpias de formação do ciclobutano, ciclo-C₄H₈ (g) (um ciclo de quatro carbonos), e do but-1-eno, CH₂=CHCH₂CH₃ (g) (um alqueno isômero do ciclobutano):

4C (grafite) + 4 H_2(g) → ciclo C₄H_g(g) → _{___________}ΔH°_f = 26,65 kJ . mol ^-1

4C (grafite) + 4 H_2(g) → CH₂ = CHCH₂CH_{3(g) ___________} ΔH°_f = 1,17 kJ . mol ^-1

A partir desses dados, calcule a entalpia padrão da reação de isomerização do ciclobutano em but-1-eno a 25 ºC em kJ.mol^-1. Assinale o resultado CORRETO:

Considere as reações de formação dos seguintes óxidos de nitrogênio e as variações de entalpia associadas a elas.

N₂O₄(g): + 9,16 kJ/mol

NO₂(g): + 33,18 kJ/mol

NO(g): + 90,25 kJ/mol

Com base somente nessas informações, considere as afirmações abaixo.

I - A combustão do nitrogênio é endotérmica.

II - A formação de NO só é espontânea a altas temperaturas.

III - A constante de equilíbrio para a reação de formação do N₂O₄(g) é negativa.

IV - A constante de equilíbrio para a reação de formação do NO₂(g) é pequena.

Quais estão corretas?

A reação abaixo representa o equilíbrio de decomposição do tetróxido de dinitrogênio (N₂O₄). Essa reação apresenta valor da constante de Equilíbrio K = 0,150 a 25^oC.

N₂O_4(g) ⇌ 2 NO_2(g)

O valor da avaliação de Energia Livre de Gibbs da reação (∆G_r^o) é

Dado:

ln 0,150 = -1,91

R = 8,31 J mol^-1 K^-1

Num tubo de ensaio, dois reagentes dissolvidos em solução reagiram formando um gás como um dos produtos, observando-se também o aquecimento das paredes do tubo.

Esse processo químico

O etanol é um composto que apresenta uma gama de aplicações, dentre as quais se destacam o uso como fonte renovável de combustível e como matéria-prima de tintas, solventes, aerossóis, fabricação de detergentes e produtos têxteis. Grande parte do etanol produzido no Brasil é proveniente da cana de açúcar, a partir de um processo dividido em várias etapas, tais como a moagem da cana de açúcar, produção do melaço, fermentação do melaço, e destilação do mosto fermentado. Outra forma de produção do etanol ocorre por meio de uma reação entre o carbono grafite, o hidrogênio e o oxigênio, conforme mostra a equação química a seguir:

$2C_{(graf)}+3H_{2(g)}+1⁄2O_{2(g)}\to C_2{H}_6{O}_{(l)}$

Considere as seguintes equações que representam os processos de combustão:

Eq. 1: combustão completa do carbono grafite $(C_{graf})$

$C_{(graf)}+O_{2(g)}\to C{O}_{2(g)}$ $\Delta H=-394kJmo{l}^{-1};$

Eq. 2: combustão do hidrogênio gasoso

$H_{2(g)}+1⁄2O_{2(g)}\to H_2{O}_{(l)}\Delta H=-286kJmo{l}^{-1};$

Eq. 3: combustão completa do etanol

$C_2{H}_6{O}_{(l)}+3O_{2\left(g\right)}\to 2C{O}_{2(g)}+3H_2{O}_{(l)}\Delta H=-1368kJmo{l}^{-1};$

Empregando a Lei de Hess e as equações representativas de combustão, verifica-se que a entalpia de formação do etanol, a partir do grafite, é igual a

Considere que 2.256,9 kJ de calor tenham sido adicionados a 1 kg de água líquida, vaporizando-a completamente à temperatura constante de 100 ℃ e à pressão constante de 101,33 kPa. Admitindo-se que os volumes específicos da água líquida e do vapor de água sejam, respectivamente, 0,00104 m³/kg e 1,673 m³/kg, é correto afirmar que, nas condições apresentadas, as variações de entalpia e de energia valem, respectivamente, menos de 2.090 kJ e mais de 2.250 kJ.

Suponha que em um cilindro provido de um pistão móvel sem atrito seja realizada a combustão completa de determinada quantidade de etanol líquido, conforme equação química a seguir, em um processo isotérmico e isobárico em que os gases presentes se comportam idealmente e o volume da fase líquida é constante.

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

Do ponto de vista termodinâmico, nesse processo, o(a)

Considere um gás ideal com capacidade calorífica constante de ÿ passando por um processo reversível adiabático. Nesse caso, a razão entre as temperaturas inicial e final, T₁ e T₂, e as pressões inicial e final, P₁ e P₂, desse sistema pode ser corretamente escrita pela seguinte fórmula.

$\frac{T_2}{T_1}=(\frac{P_2}{P_1})$^{$(\frac{\ddot{y}-1}{\ddot{y}})$}

A combustão completa de hidrocarbonetos é a reação que move os veículos de combustão interna, de motocicletas até aviões. A reação balanceada da combustão da gasolina (isoctano) é mostrada a seguir:

$C_8{H}_{18\left(l\right)}+\frac{25}{2}{O}_{2\left(g\right)}\to 8C{0}_{2\left(g\right)}+7H_2{O}_{\left(l\right)};△H{°}_{comb}=-5460kJmo{l}^{-1}$

Sobre a reação de combustão do isoctano, é INCORRETO afirmar que

Para um sistema irreversível, a entropia pode ser escrita, matematicamente, como a quantidade de calor dividida pela temperatura.

A primeira lei da termodinâmica define a conservação da energia, e a segunda lei estabelece os fundamentos para a compreensão da espontaneidade dos fenômenos na natureza. A grandeza central na qual a segunda lei é estabelecida é a

Um canhão d"água foi utilizado para resfriar um reator superaquecido de uma usina nuclear. O calor latente de liquefação da água é conhecido e é igual a -540 cal/g. Em 1 kg de água, é correto afirmar que seu calor latente de vaporização, em cal/g, é igual a:

Uma das equações mais importantes na eletroquímica é a equação de Nernst. Isso porque tal formulação une a informação de dois potenciais: os potenciais químicos e elétricos em uma reação de oxirredução. Assim, a partir das relações $\Delta G_r=-nFE$ e$\Delta G_r=\Delta G_r^O+RT\text{In}Q$ , Nernst encontrou que

$E_{cel}=E_{cel}^O-\frac{RT}{nF}\text{In}Q$

em que G é a energia livre de Gibbs, n é o número de elétrons envolvidos na reação de oxirredução, F é a constante de Faraday, E é o potencial elétrico da célula e Q, o quociente da reação. Com base nessas informações, assinale a alternativa correspondente à equação que relaciona o potencial elétrico de uma célula eletroquímica e a temperatura, assumindo que as variações de entalpia e de entropia de uma reação sejam constantes com a temperatura

O processo de transformação da magnetita para a hematita pode ser representado da forma a seguir.

$2F{e}_3{O}_4\left(s\right)+\frac{1}{2}{O}_2\left(g\right)\to 3F{e}_2{O}_3\left(s\right)$

Com base nos dados termoquímicos demonstrados nessa tabela, a transformação da magnetita para hematita consiste em um processo

Em relação aos conceitos e definições de trabalho e calor, analise as afirmativas seguintes.

I O calor e o trabalho são, ambos, fenômenos transitórios e qualquer um deles, ou ambos, pode atravessar a fronteira do sistema quando este sofre uma mudança de estado.

II Tanto o calor como o trabalho são observados somente nas fronteiras dos sistemas e representam uma forma de transferência de energia.

III Tanto o calor como o trabalho são funções de linha e têm diferenciais inexatas.

IV Um sistema realiza trabalho se o único efeito sobre a vizinhança do sistema puder ser a elevação de um peso.

V Quando a energia de um sistema se altera como resultado da diferença de temperatura entre o sistema e sua vizinhança, diz-se que a energia foi transferida na forma de calor.

Estão corretas