Questões de Concurso sobre Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess

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.

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.

Analise a seguir o gráfico de entalpia (H) em função do caminho da reação.

Caminho da reação

Fonte da imagem: Quero Bolsa.

O gráfico acima descreve uma reação ________, tendo como exemplo a ________.

Assinale a alternativa que preenche, correta e respectivamente, as lacunas do trecho acima.

A lei de Hess é uma estratégia matemática que permite calcular dados termoquímicos de reações considerando-se reações que envolvem seus reagentes e produtos. Essa estratégia é correta porque a entalpia de uma reação química é

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?

Um método de evitar a corrosão pela formação de pares galvânicos é isolar materiais que possuem diferentes potenciais elétricos.

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

Considere o diagrama de energia para a reação X + Y → Z.

Os intervalos I, II e III representam, correta e respectivamente,

Em uma expansão isotérmica reversível, à temperatura T, de n mols de um gás ideal desde um volume inicial de 10 L até um volume final de 20 L, se R representa a constante universal dos gases, então a variação de entropia ($△$S) do sistema pode ser corretamente calculada por meio da expressão