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

O processo de troca de calor entre dois fluidos que estão a diferentes temperaturas e se encontram separados por uma parede sólida ocorre em muitas aplicações da engenharia. O equipamento usado para implementar essa troca é conhecido por trocador de calor. Uma configuração comum é o trocador de calor casco e tubos. Em alguns deles são instaladas chicanas com a função de:

O metano é o hidrocarboneto simples e, quando se queima um hidrocarboneto, tanto o carbono como o hidrogênio são oxidados, transformando-se em dióxido de carbono e água. De acordo com o estado da água formada após a reação de combustão, em uma máquina térmica, determina-se dois valores para o Poder Calorifico. Como são denominados, tecnicamente, este dois PC:

A principal característica de qualquer combustível é gerar calor. Esta propriedade é chamada de Poder Calorífico (PC) e é definida como sendo a quantidade de calor desprendida por uma combustão estequiométrica. O Poder calorífico é definido em unidades de energia por unidade de massa. No caso de combustíveis líquidos e gasosos, ele pode ser expresso em unidades de energia por unidades de volume. Porém, neste caso, deve-se fornecer a referência de densidade e/ou as condições de temperatura e pressão. Assinale a unidade de PC utilizada para especificar um gás natural, segundo o Sistema Internacional de Unidades – SI:

O maior incêndio dos últimos anos ocorrido no Brasil, em 2012, na Boate Kiss, no Rio Grande do Sul, teve 240 mortes. O fogo teve início durante um show e se espalhou pela boate, a maioria das vítimas morreu asfixiada pela fumaça. Acerca disso, assinale a alternativa que apresenta os elementos que compõem o fogo:

Considere a reação hipotética: Na(s) + Cl₂ (g) → NaCl₂ (s) Sabendo que o produto contém os íons Na^2. e Cl^-, e considerando a energia de rede do NaCl₂ igual a - 2180 kJ mol^-1, assinale a alternativa CORRETA:

(Adaptado de Huhee, E. J., Keiter, E. A., Keiter, R. L. Inorganic Chemistry: principles of structure and reactivity. San Diego: Harper Collins College Publishers, fourth edition, 1993)

(dados: ΔH₁, entalpia de sublimação do Na = + 108 kJ mol^-1, ΔH₂, primeira energia de ionização do Na = + 496 kJ mol^-1, ΔH₃, segunda energia de ionização do Na = + 4562 kJ mol^-1, ΔH₄, afinidade eletrônica do Cl = -349 kJ mol^-1, ΔH₅, Entalpia de dissociação do Cl = + 121 kJ mol^-1 e Uo, energia de rede para formação do NaCl₂ = - 2180 kJ mol^-1).

Entende-se por Poder Calorífico Superior (PCI) de um combustível como:

A figura abaixo representa o diagrama de fases (líquidos parcialmente miscíveis) de uma mistura de 50 g de hexano (0,6 mol de C₆H₁₄) e 50 g de nitrobenzeno (0,4 mol de C₆H₅NO₂), preparada a 290 K e 1 atm. Com base no diagrama de fases, assinale a alternativa CORRETA que indica a temperatura da mistura para que a amostra tenha uma só fase:

O dióxido de nitrogênio e o óxido nítrico são poluentes primários considerados relevantes no que diz respeito à poluição atmosférica. Juntos, esses dois compostos são considerados as moléculas mais importantes da química da atmosfera.

Alguns autores também incluem nessa lista o N₂O que, apesar de não ser importante enquanto poluente da troposfera, acaba por exercer grande influência na estratosfera, no que diz respeito ao desequilíbrio do efeito estufa.

As reações a seguir apresentam as reações de combustão de alguns óxidos de nitrogênio.

2NO(g) + O₂ (g) → 2NO₂ (g) ΔH1

2N₂O(g) + 3O₂ (g) → 4NO₂ (g) ΔH2

A variação de entalpia da reação N₂O(g) + 1/2O₂ (g) → 2NO(g) pode ser determinada como

Para que uma reação química possa ocorrer é necessário que os reagentes recebam certa quantidade de energia, chamada energia de ativação (E_a). A reação entre os gases nitrogênio e oxigênio, componentes do ar, por exemplo, não ocorre em condições ambientes, embora exista um grande número de choques entre suas moléculas. A reação entre esses gases ocorre na atmosfera apenas quando associada a descargas elétricas dos relâmpagos, em dias chuvosos, e também no interior dos motores de explosões internas, quando a vela do automóvel libera uma faísca elétrica. Nesses casos, a E_a é fornecida pelas faíscas.

Considerando o gráfico anterior, referente ao diagrama energético de uma reação química, qual o valor da energia de ativação e o ΔH da reação respectivamente?

Para o grafite, ρ = 2250 kg/m³ , H⁰ = 0 e S⁰ = 5,7 x 10^-3 kJ/(mol.K). Para o diamante, ρ = 3500 kg/m³ , H⁰ ≠ 0 e S⁰ = 2,4 x 10^-3 kJ/(mol.K). Na conversão do grafite em diamante, ΔG⁰ = 2900 kJ/mol. Com base nestas informações, é correto afirmar que:

A definição de Entalpia está, corretamente, apresentada, em:

Considere a formação de cloreto de sódio sólido a partir de sódio e cloro gasoso dividido em cinco etapas, como é mostrado no esquema a seguir:

A partir destas informações, analise as seguintes afirmações:

I. A energia liberada por um mol de átomos de cloro ao ganhar elétrons é maior que a energia requerida para favorecer a perda dos elétrons de valência de um mol de átomos de sódio.

II. A transferência de um mol de elétrons de átomos isolados de sódio para um mol de átomos isolados de cloro é um processo energeticamente favorável, já que metais possuem baixa energia de ionização e não metais apresentam alta afinidade eletrônica.

III. A etapa E é altamente exotérmica, porque a ligação iônica forte formada entre os íons Na+_(g) e Cl^- _(g) resulta numa grande liberação de energia.

IV. A força motriz responsável pela formação de NaCl sólido a partir de seus elementos é a alta energia reticular do cloreto de sódio representada pela etapa E, a qual contribui de forma significativa para que o processo final tenha como energia líquida liberada 411 KJ/mol.

Assinale a alternativa em que toda(s) a(s) afirmativa(s) está(ão) CORRETA(S):

Considere o quadro a seguir:

Marque a alternativa que apresenta os sistemas na seguinte ordem: isotérmico, isobárico e isométrico.

A nitroglicerina é um explosivo poderoso que ao detonar forma quatro gases diferentes, conforme apresentado na reação não balanceada:

C₃H₅(NO₃)₃ (ℓ) → N₂ (g) + O₂ (g) + CO₂ (g) + H₂O (g)

Determine a energia liberada (kJ/mol) na detonação de 100 g de nitroglicerina, a partir da tabela abaixo e considerando que H = 1u; C = 12u; N = 14u; O = 16u:

Para realizar qualquer experimento químico, é necessário selecionar a parte do universo de interesse e isolá-la de qualquer possível interferente. A esse objeto, cujas propriedades deseja-se estudar, é dado o nome de sistema. Os sistemas são descritos termodinamicamente por funções de estado. A esse respeito, assinale a alternativa correta.

A reação de síntese da amônia em fase gasosa

3H₂ (g) + N₂ (g) → 2NH₃ (g)

é acompanhada por variações de entalpia e de entropia do sistema.

As variações de entalpia (kJ) e entropia (J.K^–1 ) em função da temperatura são apresentadas nas figuras a seguir.

Utilizando os dados apresentados, o valor da energia livre de Gibbs, em kJ, a 400 K é de

Suponha que 1000 gramas de um líquido hipotético, quando é mantida constante sua temperatura de ebulição, seja submetido a uma pressão constante de 100 KPa e à adição de 2500 KJ de calor, convertendo o líquido em vapor. Nessa condição os volumes específicos do líquido e do vapor são 0,001 e 1,001 m³kg^-1 respectivamente. Baseado nessas informações, o valor de ΔU é:

A figura esquemática abaixo representa um sistema isolado. No recipiente 3 são misturadas as duas substâncias contidas nos recipientes 1 e 2, as quais são totalmente miscíveis entre si. Pode-se concluir que a temperatura (X) do recipiente 3 após o equilíbrio: