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

O óxido de cobre pode ser produzido de diversas maneiras e, devido às suas propriedades únicas, ele encontra aplicações em diversas áreas, tais como, indústria de cerâmica, catalisadores e semicondutores.

Um dos métodos mais comuns envolve a oxidação do metal cobre em presença de ar. São conhecidas a 298K, as seguintes entalpias e entropias a T e P constantes:

Em relação ao óxido de cobre, assinale a afirmativa correta.

Até pouco tempo, a teoria da combustão era representada pelo “triângulo do fogo”, formado por três elementos: combustível, comburente e calor. Hoje, o tetraedro do fogo inclui um quarto elemento, que interliga todos os outros e promove a sustentabilidade do fogo (Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina, 2018). O quarto elemento é um conceito da Química e da Física que se refere ao processo que produz produtos que iniciam outros processos do mesmo tipo, em uma sequência autossustentável. A esse conceito dá-se o nome de:

A dissolução do cloreto de amônio (NH₄Cl) em água é um processo endotérmico (ΔH > 0), mas ainda assim ocorre de forma espontânea. Qual alternativa explica corretamente esse fenômeno?

Um sistema termodinâmico passa por uma reação química a uma temperatura constante de 300 K. Sabe-se que a variação de entalpia (ΔH) é de 50 kJ/mol e a variação de entropia (ΔS) é de 0,1 kJ/(mol·K).

Com base nessas informações assinale a afirmativa correta acerca da espontaneidade do processo e da variação de energia livre de Gibbs ΔG.

O etanol é uma fonte de energia renovável, amplamente utilizada como biocombustível. Sua queima libera energia que pode ser aproveitada em motores de veículos, aquecimento e geração de eletricidade. A tabela, a seguir, apresenta as energias de ligação dos átomos presentes durante a combustão do etanol:

Dados: C (12 g.mol^-1 ), O (16 g.mol^-1 ) e H (1 g.mol^-1 )

Ao analisar os dados da tabela, qual é o calor liberado na combustão completa de 5L de etanol (densidade 0,80 g.mL^-1 ) presentes em um automóvel?

Em um laboratório de química, o aquecimento de substâncias é uma etapa comum em diversos procedimentos, como dissoluções, sínteses e análises. Para isso, são utilizados diferentes materiais e equipamentos, cada um com características específicas que os tornam adequados para determinadas aplicações. Em relação a esses equipamentos, assinale a alternativa INCORRETA.

Considere duas barras X e Y, com 200 g cada, compostas por materiais hipotéticos distintos. Com o objetivo de determinar o calor específico de cada material, foram realizados os dois experimentos isobáricos a seguir:

Experimento 1: As barras X e Y, inicialmente a 230 ºC, foram colocadas simultaneamente em um mesmo recipiente isolado (m = 500 g e Cp = 0,1 cal$\cdot$g^-1$\cdot$^oC^-1), que continha água (m = 350 g e Cp = 1,0 cal$\cdot$g^-1$\cdot$ºC^-1), inicialmente a 25 ºC.

Experimento 2: A barra X, inicialmente a 260 ºC, e a barra Y, inicialmente a 185 ºC, foram colocadas simultaneamente no mesmo recipiente isolado, que continha os mesmos 350 g de água, inicialmente a 25 ºC.

Sabendo que, no início do experimento, a água e o recipiente se encontravam na mesma temperatura e que, em ambos os experimentos, o equilíbrio térmico foi atingido a 30 ^oC, assinale a alternativa que apresenta o calor específico (em cal$\cdot$g^-1$\cdot$ ºC^-1) dos materiais X e Y, respectivamente.

O gás carbônico pode ser obtido por “caminhos” diferentes, conforme explicitado no diagrama abaixo.

Lopes, Sônia Ciências da natureza: Lopes & Rosso: manual do professor / Sônia Lopes, Sergio Rosso; editora responsável: Maíra Rosa Carnevalle. 1. ed. São Paulo: Moderna, 2020, p.30. Adaptado.

Na comparação entre os caminhos para obtenção do gás carbônico, verifica-se que

Em uma indústria de síntese de compostos nitrogenados, a queima de amônia é empregada como etapa preliminar na produção de óxidos de nitrogênio. Em uma das reações observadas, a amônia reage com oxigênio, formando água e monóxido de nitrogênio como produtos. Essa etapa é realizada sob condições controladas, e os dados energéticos associados aos compostos envolvidos são: NH₃ (g) = −46 kJ/mol; O₂(g): 0 kJ/ mol; NO(g) = +90 kJ/mol e H₂O(g) = −203 kJ/mol.

Com base nesses dados, indique a variação da entalpia padrão da reação, em kJ/mol.

A reação de decomposição do carbonato de cálcio em óxido de cálcio e dióxido de carbono é um processo endotérmico, conforme representado pela equação termoquímica abaixo:

CaCO_3(s) → CaO_(s) +CO_2(g) ΔH=+178kJ/mol

Com base nessa reação e nos conceitos de termoquímica, analise as assertivas abaixo:

I. Como a reação é endotérmica, a energia dos produtos é maior do que a energia dos reagentes.

II. Se 2 moles de carbonato de cálcio forem decompostos, a energia absorvida será de 356 kJ.

III. A decomposição do carbonato de cálcio será favorecida a baixas temperaturas, segundo o princípio

de Le Chatelier.

IV. Se essa reação ocorresse no sentido inverso, o ΔH seria -178kJ, caracterizando uma reação exotérmica.

Quais estão corretas?

Em um levantamento recente, foi detectada a contaminação de gasolina comum com metanol (CH₃OH) em alguns postos de combustíveis ligados a atividades criminosas. Considere as seguintes informações:

• Poder calorífico da gasolina: 44 MJ/kg

• Densidade da gasolina: 0,74 kg/L

• Δ𝐻_{𝑐𝑜𝑚𝑏} =−726 kJ/mol

• 𝑀𝑀_{𝐶𝐻3𝑂𝐻}= 32 g/mol

• Densidade do metanol: 0,792 kg/L

Supondo que um litro de gasolina esteja contaminado com 5%(v/v) de metanol, podemos afirmar que:

Uma barra de cobre recebeu um calor de 11,4 kJ, elevando sua temperatura em 15 °C. Considerando que não houve perda de energia para a vizinhança durante o aquecimențo, qual é a massa, em gramas, da barra de cobre?

Dado: Capacidade calorífica do cobre = 0,38 J/(°C g)

O etanol é um combustível produzido a partir de fontes renováveis e, ao ser utilizado como aditivo da gasolina, reduz as emissões de gases de efeito estufa. A reação da combustão desse combustível é dada pela reação não balanceada a seguir:

C₂H₆O + O₂ → CO₂ + H₂O

A tabela a seguir traz informações sobre as energias, em termos de entalpia, das ligações envolvidas na reação química de combustão do etanol.

Com base nessas informações, analise as afirmações que se seguem.

I. A energia envolvida na quebra das ligações C–H é +2 055 kJ.

II. A energia envolvida na quebra das ligações O=O é -1 482 kJ.

III. A energia envolvida na formação das ligações C=O é +3 196 kJ.

IV. A energia envolvida na formação das ligações O–H é -2 754 kJ.

É correto apenas o que se afirma em:

Em uma planta industrial, um determinado processo consome 9,76 x 10⁵ kcal por hora por 2,20 x 10³ libras de produto formado. A taxa de energia consumida por este processo, em kJ por hora por kg de produto formado, é de, aproximadamente,

(Dados: 1 lb = 0,4536 kg e 1 kcal = 4,184 kJ)

Uma dada solução aquosa a 100 ºC apresenta o equilíbrio químico A(aq) $\rightleftharpoons$ B(aq). A quantidade inicial de A(aq) corresponde a 1,0 mol, e a constante de equilíbrio dessa reação é igual a 1,0. A essa solução é fornecida uma quantidade de energia igual a 540 cal por segundo, e a quantidade inicial de água na solução é igual a 1000 g.

Considerações: i) o volume das substâncias A e B é desprezível em relação ao volume da solução; ii) o equilíbrio é atingido muito rapidamente; iii) as substâncias A e B não são voláteis; e iv) toda a energia é utilizada para ebulição do solvente.

Assinale a alternativa que melhor representa o tempo gasto, em segundos, para que a temperatura da solução aumente em 1,04 ºC.

Dados:

K(ebulioscópica) da água = 0,52 ^oC$\cdot$kg$\cdot$mol^-1

$\Delta$H_ebulição(H₂O) = 540 cal$\cdot$g^-1

A partir da Lei de Hess, pode-se determinar a entalpia de qualquer reação química, sabendo-se a entalpia de formação dos diferentes reagentes e produtos envolvidos.

Qual a entalpia de hidrogenação do eteno, em kJ.mol^-1 , tendo em vista que a entalpia de formação do eteno é 52,26 kJ.mol^-1 e a do etano é -84,68 kJ.mol^-1 ?

Considere a reação de bromação do etano, representada pelo diagrama de energia em função do progresso da reação a seguir, o qual apresenta dois estados de transição e um intermediário.

A partir desse diagrama, é correto afirmar que a variação líquida de energia da reação global e a energia de ativação da etapa determinante da velocidade estão representadas, respectivamente, por

A molécula HW218, que apresenta potencial atividade farmacológica, ocorre na forma de um equilíbrio com a sua forma degradada TS924. O estudo da estabilidade da molécula HW218 foi avaliado em função da temperatura e sua influência sobre a constante de equilíbrio reação, resultando na seguinte tabela:

Molécula HW218 (Potencialmente ativa) ⇄ Molécula TS924 (Forma degradada)

Com base no que foi exposto, avalie as assertivas e marque o item correto.

A primeira lei da termodinâmica afirma que a energia total em um sistema isolado é constante, podendo apenas ser transformada de uma forma para outra.

Um grupo de pesquisa está estudando como a temperatura afeta a energia de ativação da reação de síntese de metanol a partir da fermentação de açúcares mediada leveduras geneticamente modificadas. Os dados preliminares deste estudo indicam que na temperatura de 40°C a reação de fermentação apresenta constante de velocidade k1. Quando a temperatura do meio chega a 60°C, a constante de velocidade de formação de metanol dobra. Calcule a energia de ativação para a reação de síntese de metanol mencionada acima.

Use: R = 8,314 J mol^-1 K^-1 ; l_n2 = 0,693