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

O metanol (CH3 OH) é um solvente amplamente empregado na indústria, e sua reação de obtenção pode ser representada na equação a seguir.

Considere que essa reação ocorra com 100% de rendimento, em temperatura de 300 K e pressão constante (reação feita em reator de pistão de volume variável).

Nessas condições, ao produzir 10 mol de CH₃ OH_(g), a partir de quantidades estequiométricas de C(s), O_2(g) e H_2(g), a variação de energia interna (△U) dessa reação, em kJ, foi mais próxima de

O etano é um hidrocarboneto saturado, incolor e inodoro, constituído por dois átomos de carbono com hibridização sp3 e seis de hidrogênio. É um gás inflamável, obtido do gás natural e refinarias de petróleo, sendo essencial na indústria petroquímica como matéria-prima principal para produzir etileno.

Disponível em: BRUICE, P. Y.; PERROTTI-GARCIA, A. J.; GAUZE, G. F. Fundamentos de Química Orgânica. 2 ed. São Paulo: Pearson, 2014 (adaptado).

Sabe-se que a 25 °C as entalpias de formação (em kcal/mol) do gás etano, gás dióxido de carbono e vapor de água são, respectivamente: -20,2; -94,1 e -58,0. Assinale a alternativa que apresenta o valor correto da entalpia da seguinte reação:

$C_2{H}_{6(g)}+\frac{7}{2}{O}_{2(g)}\to 2C{O}_{2(g)}+3H_2{O}_{(v)}$

A termodinâmica química estuda as transferências de energia e as transformações da matéria, permitindo prever a espontaneidade de processos químicos. No que diz respeito aos sistemas termodinâmicos e às variáveis de estado, assinale a alternativa correta.

A reação química de oxidação do dióxido de enxofre, representada pela equação termoquímica a seguir, foi analisada em um reator.

Com o intuito de deslocar o equilíbrio dessa equação e aumentar a concentração de SO₃ no interior do reator, podem ser empreendidas as seguintes ações:

Os alótropos do oxigênio, O₂ e O₃, possuem valores de ΔH°_f iguais a 0 e 142,2 kJ/mol, respectivamente, a 25°C.

Com base nessa informação, assinale a a opção correta.

Atletas que sofrem problemas musculares durante competições podem utilizar bolsas térmicas instantâneas como dispositivo para primeiros socorros. São constituídos de uma bolsa de plástico que contem água em uma seção e uma substancia química seca em outra seção. Ao golpear a bolsa, a seção contendo água se rompe e a temperatura aumenta ou diminui em função da reação química mostrada a seguir:

(𝑰) $CaC{l}_2(s)+H_{2}O\to C{a}_{(aq)}^{2+}+2C{l}_{(aq)}$

$\Delta H=-82,8\text{KJ/mol}$

(𝑰𝑰) $N{H}_{4}N{O}_3(s)+H_{2}O\to N{H}_{4(aq)}^{+}+N{O}_{3(aq)}^{-}$

$\Delta H=+26,2\text{KJ/mol}$

De acordo com as características dessas reações temos:

Uma professora percebeu que seus alunos confundem calor, temperatura e sensação térmica. Ela decidiu elaborar experimentos com termômetros em água fria, ambiente e água morna, comparando leituras e percepções subjetivas. Houve debates sobre condução de calor e variação de sensações individuais. Para aprofundar o tema, a ação coerente seria:

O peróxido de éter etílico (ou 1-etoxietil hidroperóxido), de massa molar igual a 106 g mol^─1, se forma lentamente quando o éter etílico é exposto à luz e ao ar, em temperatura ambiente. Esse peróxido e seus produtos de condensação aparentam ser um líquido ou mesmo cristais que se depositam no fundo do frasco e podem causar explosões por simples choque ou agitação do frasco, o que torna o armazenamento do éter muito perigoso. Pode-se considerar que a reação de decomposição desse peróxido forma etanol e formaldeído.

Dados: ∆f H⁰ / kJ mol^─1: 1-etoxietil hidroperóxido = –547,8; etanol = –234,7; formaldeído = –115,9.

Considerando que 1 g desse peróxido se forme no frasco, a quantidade de energia (em joules) envolvida na reação de decomposição será mais próxima de:

Assinale a opção que apresenta o valor correto, em kJ, da entalpia de reação da oxidação do óxido nítrico a dióxido de nitrogênio (2 NO _(g) + O2 _(g) →2 NO_{2 (g)})

Dados:

Para que fosse possível tomar um chá recém feito, uma caneca com 300 mL da bebida inicialmente a 70°C foi deixada na bancada da cozinha e esquecida até alcançar o equilíbrio a 25°C. Admite-se o chá como fluido termodinâmico com propriedades idênticas às da água. No início do processo, considera-se o volume específico do chá igual a 0,001 m³/kg e a entalpia e a entropia específicas iguais a 292,96 kJ/kg e 0,95 kJ/(kgK), nessa ordem. Ao final, a entalpia e a entropia específicas do chá são, respectivamente, 104,87 kJ/kg e 0,37 kJ/(kgK).

Com base nesses dados, qual é, aproximadamente, a variação de entropia do universo?

Dois copos com a mesma quantidade de água foram aquecidos até atingirem 50°C. Em um dos copos, foi adicionada uma colher de sopa de sal e a mistura foi aquecida por mais alguns minutos. Após esse tempo, percebeu-se que, embora ambos estivessem na mesma temperatura, o copo com água salgada acumulou mais calor. O que explica essa diferença?

O acetileno (C₂H₂) é amplamente utilizado em maçaricos de oxiacetileno devido à sua capacidade de liberar grandes quantidades de calor durante sua combustão. A reação de combustão completa do acetileno em oxigênio puro pode ser representada pela seguinte equação não balanceada:

C₂H₂(g) + O₂(g)⟶ CO₂(g)+ H₂O(g)

Sabendo que a combustão de 1 mol de acetileno libera aproximadamente 1300 kJ de energia, a quantidade de calor liberada na combustão completa de 52 g de acetileno é de aproximadamente

Considere a reação genérica em fase gasosa abaixo e analise as assertivas a seguir:

A(𝑔) + B(𝑔) ⇌ C(𝑔) ΔH<0

I. A adição de um catalisador aumenta a velocidade da reação direta e inversa, mas não altera a constante de equilíbrio.

II. A expansão (aumento de volume) desloca o equilíbrio químico para o lado com menor número de mols gasosos.

III. A redução da temperatura favorece a reação exotérmica, deslocando o equilíbrio no sentido de liberação de calor.

Quais estão corretas?

Em uma aula prática de laboratório, o calor de combustão experimental do etanol foi comparado ao valor teórico para verificar a influência dos erros sistemáticos e aleatórios. Considere a combustão completa do etanol e os dados de entalpia-padrão de formação (ΔHf°) apresentados a seguir:

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

Dados: ΔHf°(CO₂) = −394 kJ/mol; ΔHf°(H₂O) = −286

kJ/mol; ΔHf°(C₂H₅OH) = −277 kJ/mol.

Com base nessas informações, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da variação da entalpia-padrão (ΔH°) da reação de combustão demonstrada.

Em relação à espectroscopia na região do infravermelho, assinala a alternativa que contém a afirmativa ERRADA.

A equação de Clausius-Clapeyron relaciona a variação da pressão de vapor com a temperatura e a entalpia de vaporização de um líquido volátil, permitindo a estimativa da pressão em diferentes condições térmicas. Sabendo que o acetato de etila apresenta pressão de vapor de 200 Torr a 34 °C e entalpia molar de vaporização de 30,0 kJ·mol⁻¹, qual é a pressão de vapor aproximada do composto a 24 °C? Utilize R = 8,0 J·mol⁻¹·K⁻¹ e considere a forma linear simplificada da equação de Clausius-Clapeyron.

Considere a equação 1, que representa a reação de um dos processos de obtenção de ferro (Fe) metálico a partir do óxido de ferro (III) (Fe₂ O₃ ).

Equação 1

Fe₂O₃ (s) + 3CO(g) ⟶ 2 Fe (s) + 3CO₂ (g)

A partir do dado de entalpia padrão de formação do óxido de ferro (III), ΔHº_formação Fe₂O₃ (s) = – 824 kJ/mol, e da informação da entalpia da reação representada pela equação 2:

Equação 2

CO (g) + ½ O₂ (g) ⟶ CO₂ (g) ΔHº_reação = – 283 kJ/mol

A entalpia da reação representada pela equação 1 é igual a