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

Um trocador de placas, tal como o apresentado na figura abaixo, consiste em um dispositivo adequado para melhorar a turbulência e o coeficiente global de transmissão de calor, podendo ser utilizado em qualquer tipo e natureza de fluido.

Quando 0,400 g de NaOH são dissolvidos em 100,0 mL de água, a temperatura sobe de 25 °C a 26,03 °C. Calcule a quantidade de calor (q) e o ΔH para o processo de dissolução. Dados: calor específico da água (CE) = 4,18 J/g °C.

Em relação às propriedades termodinâmicas e à espontaneidade das transformações, analise as assertivas a seguir.

I. Entalpia (H) é uma função de estado que mede a quantidade de calor absorvido ou liberado em qualquer transformação.

II. Entropia (S) é uma função de estado que mede o grau de desordem dos diferentes estados da matéria em uma transformação espontânea.

III. A variação de energia livre de Gibbs (ΔG) é uma medida da entropia total de um sistema, quando a temperatura e a pressão são constantes. As transformações espontâneas, nessas condições, são acompanhadas pelo aumento da energia livre.

IV. Sabendo que a variação de energia livre de Gibbs (ΔG) é dada pela expressão ΔG= ΔH – TΔS, uma transformação exotérmica (ΔH<0) acompanhada pela diminuição da entropia (ΔS<0) não pode ser espontânea.

É(São) correta(s) apenas a(s) assertiva(s)

Indique qual a temperatura (^oC) em que é termodinamicamente possível para a magnetita (Fe₃O₄) ser reduzida até ferro, usando carbono para produzir CO₂, em condições padrão.

Fe₃O₄(s) + 2 C(s) → 3 Fe(s) + 2 CO₂(g)

Dados:

ΔH_f ^o (Fe₃O₄) = - 1118KJ.mol^-1 ΔH_f ^o (CO2) = - 394KJ.mol^-1

S^o (Fe₃O₄) = 146J.mol^-1.K^-1 S^o(C) = 6 J.mol^-1.K^-1

S^o (Fe) = 27 J.mol^-1.K^-1 S^o (CO₂) = 214 J.mol^-1.K^-1

Considere a seguinte reação química em equilíbrio num sistema fechado a uma temperatura constante:

Das afirmações feitas, utilizando os dados acima, está(ão) correta(s):

O gás metano (CH4) é um gás incolor e, quando adicionado ao ar, transforma-se em mistura de alto teor inflamável. É também chamado de biogás, pois pode ser produzido pela digestão anaeróbica de matéria orgânica, como lixo e esgoto, através de microrganismos. Portanto, o gás metano pode representar um perigo à segurança pública, como no caso informado há alguns meses sobre acumulação desse gás no subsolo de um shopping em São Paulo, construído sob um depósito de lixo. A partir das reações (A), (B) e (C), indique qual o valor da variação de entalpia da reação de combustão parcial do metano.

CH₄(g) + 3/2 O₂(g) → CO(g) + 2 H₂O(g)

(A) CH₄(g) + 2 O₂(g) → CO₂(g) + 2 H₂O(g) ΔH^o = - 802,0 KJ

(B) CH₄(g) + CO₂(g) → 2 CO(g) + 2 H₂(g) ΔH^o = + 247,0 KJ

(C) CH₄(g) + H₂O(g) → CO(g) + 3 H₂(g) ΔH^o = + 206,0 KJ

Dos combustíveis citados na tabela, o hidrogênio apresenta o maior poder calorífico por mol de combustível queimado.

Vapor a P₁ e T₁ entra em um bocal adiabático com velocidade de 40 m/s e sai a 200 m/s, a P₂ e T₂, onde P e T correspondem a pressão e temperatura. Considerando-se que o processo ocorre em regime permanente e que a entalpia, na entrada do bocal, vale 3.200 kJ/kg, a entalpia na saída do bocal, em kJ/kg, vale

Sendo o metilpropano isômero do butano, esses dois hidrocarbonetos, nas mesmas condições experimentais, apresentam o mesmo poder calorífico.

Considere, no quadro abaixo, as seguintes entalpias de combustão nas condições-padrão (25 °C e 1 atm), expressas em kJ · mol ^-1.

Um dos problemas dos combustíveis que contêm carbono é que sua queima produz dióxido de carbono. Portanto, uma característica importante, ao se escolher um combustível, é analisar seu calor de combustão (∆H_cº), definido como a energia liberada na queima completa de um mol de combustível no estado padrão. O quadro seguinte relaciona algumas substâncias que contêm carbono e seu ∆H_cº.

ATKINS, P. Princípios de Química. Bookman, 2007 (adaptado).

Neste contexto, qual dos combustíveis, quando queimado completamente, libera mais dióxido de carbono no ambiente pela mesma quantidade de energia produzida?