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

Leia o caso a seguir.

Em um dia frio, J. decide preparar um café quente para se aquecer. Utilizando um método tradicional, J. aquece água em um fogão até ferver (100 °C) e, em seguida, a despeja em uma caneca contendo café moído. A mistura de água quente e café resulta em uma bebida com temperatura final específica.

Informações adicionais:

• Massa da água: 100 g;

• Temperatura inicial da água: 100 °C;

• Massa do café moído: 50 g;

• Temperatura inicial do café moído: 25 °C;

• Calor específico da água: 4 J/g·°C;

• Calor específico do café moído: 2 J/g·°C;

• Assume-se que não há perda de calor para o ambiente durante o processo de mistura.

Com base nos conceitos de termoquímica e nos princípios da conservação da energia, qual é a temperatura final da mistura de café?

Considerando o princípio da conservação da energia em sistemas fechados, qual das seguintes afirmações está correta em relação à primeira lei da termodinâmica, aplicável às operações de compressão e expansão de gás natural?

O Sol é composto principalmente pelo gás hélio, o mesmo é formado pela fusão nuclear de átomos de hidrogênio, processo que libera uma quantidade altíssima de energia.

Uma folha de material isolante que apresenta dimensões de 3m x 3m, espessura de 30mm e coeficiente de condutividade térmica de k = 0,030 W/(m · K) foi avaliada quanto a sua capacidade como isolante térmico. No estudo, uma das faces da folha foi submetida a uma temperatura de 40ºC, enquanto na outra constatou-se uma temperatura de 20ºC. Nestas condições, o fluxo de calor e a taxa de transferência de calor através do material serão, respectivamente:

Trocadores de calor são equipamentos que realizam a operação de troca térmica entre dois fluidos, possibilitando, por exemplo, o resfriamento e o aquecimento de fluidos. Nesta abordagem os fluidos estão separados por uma parede, na maioria dos casos, metálica. Em um projeto ou avaliação de trocadores de calor do tipo casco e tubos deverá ser feita a escolha de qual fluido escoará pelo lado tubo e qual escoará pelo lado casco, assim,

Em situações envolvendo processos ou operações de transferência de calor, faz-se necessário o cálculo do número de Biot, que

Examine o gráfico abaixo.

O gráfico acima apresenta duas curvas de variação da energia potencial a partir da coordenada da reação. Dado que em apenas uma das curvas o processo aconteceu na presença de catalisador, assinale a opção correta referente ao processo em questão.

São dadas, a seguir, as entalpias de três reações:

I) C₂H₄ + H₂ $\to$ C₂H₆ $△$H = −137kJ

II) C₂H₄ + 3O₂ $\to$ 2CO₂+ 2H₂O $△$H = −1323kJ

III) 2H₂+O₂ $\to$ 2H₂O $△$H = −484kJ

Com base nessas informações, a energia produzida na queima completa de 7,5 g de etano é:

As reações químicas que liberam a energia na forma de calor são denominadas reações endotérmicas. Já as reações que retiram o calor do ambiente são denominadas reações exotérmicas.

A entalpia de uma reação qualquer pode ser calculada a partir das entalpias de formação dos reagentes e produtos, que são encontradas em tabelas termodinâmicas. Observe a tabela a seguir.

Dadas as entalpias de formação das substâncias listadas na tabela e considerando a equação acima, qual o valor da entalpia de reação para a reação, em kJ mol^-1?

Considere as seguintes equações termoquímicas:

1. 2H₂ + O₂ → 2H₂O; ∆H = - 600 kJ/mol

2. C + O₂ → CO₂; ∆H = - 400 kJ/mol

3. C + 2H₂ → CH₄; ∆H = + 75 kJ/mol

Qual o ∆H da reação CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O?

O calor liberado ou consumido em uma reação química é dado pela sua entalpia de reação (𝛥_𝑟𝐻). Duas etapas consecutivas da preparação industrial de ácido sulfúrico são dadas pelas equações químicas 1 e 2 descritas abaixo, juntamente com suas respectivas entalpias de reação. Com base nesses dados, qual é o valor da entalpia da reação 3, em kJ mol-¹?

Dados:

Equação 1: 𝑆 (𝑠) + 𝑂₂ (𝑔) ⟶ 𝑆𝑂₂ (𝑔) 𝛥_𝑟𝐻 = −300 𝑘j 𝑚o𝑙 ⁻¹

Equação 2: 2𝑆 (𝑠) + 3 𝑂₂ (𝑔) ⟶ 2 𝑆𝑂₃ (𝑔) 𝛥_𝑟𝐻 = −800 𝑘j 𝑚o𝑙 ⁻¹

Equação 3: 2 𝑆𝑂₂ (𝑔) + 𝑂₂ (𝑔) ⟶ 2 𝑆𝑂₃ (𝑔) 𝛥_𝑟𝐻 = ?

“O termo gás natural é usado para designar gases acumulados no subsolo, de composição muito variável, os quais estão ou não associados à presença de óleo. Com poucas exceções, o gás natural consiste em pelo menos 95% de hidrocarbonetos, sendo o restante constituído de nitrogênio, dióxido de carbono e, algumas vezes, sulfeto de hidrogênio. O principal componente do gás natural é o metano, representando mais de 90% do seu volume.”

(Barbosa, L. C. A,, Introdução a Química Orgânica, 2ºed. São Paulo: Person Prentice Hall, 2011, p.36)

O metano também pode ser obtido a partir das reações abaixo:

Marque a alternativa que corresponda à variação de entalpia (AH) da reação final de formação do metano.

Assinale a opção que apresenta a variação de energia interna de 2 mols de um gás ideal monoatômico, quando esse sofre uma variação de temperatura de 200 ºC a 800 ºC.

Dado: R = 8 J.mol^-1.K^-1

Considere as etapas termodinâmicas a seguir, pertencentes ao ciclo de Born-Haber, para a formação do LiF_(s).

Li_(s) $\to$ Li_(g) $\Delta H_f^{\circ }$ [Li_(g)] = 161 kJ mol^-1

1/2 F_2(g) $\to$ F_(g) $\Delta H_f^{\circ }$ [F_(g)] = 79 kJ mol⁻¹

Li_(g) $\to$ Li_(g)⁺ + e^- $\Delta H_{}$ = l₁+ (Li) = 520 kJ mol⁻¹

F_(g) + e^- $\to$ F^-_(g) $\Delta H_{}$ = E(F) = -328 kJ mol⁻¹

Li_(s) + 1/2 F_2(g) $\to$ LiF_(s) $\Delta H_f^{\circ }$ [LiF(s)] = -618 kJ mol⁻¹

Nesse contexto, o valor aproximado da entalpia de rede ($\Delta$H_rede) para o LiF_(s), em kJ mol^-1, é

Sobre os fundamentos teóricos da Química, julgue os itens a seguir como Verdadeiros (V) ou Falsos (F):

(__)Nem todas as reações químicas são reversíveis.

(__)Os alcanos são compostos que apresentam apenas carbono e hidrogênio em ligações simples, os mesmos não possuem grupos funcionais.

(__)A mudança de entalpia de uma reação é o calor absorvido ou liberado sob pressão constante durante uma reação.

Assinale a alternativa com a sequência CORRETA de cima para baixo.

Dados os processos químicos abaixo, assinale aquele que representa uma reação endotérmica.

O gráfico a seguir representa a curva de aquecimento de uma substância.

Para essa variação de temperatura, foi necessário fornecer energia térmica, medida em calorias (cal), a essa substância. Comparando esse gráfico com um gráfico de energia térmica (cal) x temperatura (ºC) dessa mesma substância, é correto afirmar que

Algumas substâncias em soluções podem modificar o ponto de ebulição ou de congelamento em relação ao solvente puro. “A redução do ponto de congelamento e o aumento do ponto de ebulição são propriedades físicas das soluções que dependem da quantidade (concentração), mas não do tipo ou identidade das partículas do soluto. Tais propriedades são chamadas propriedades coligativas”. Considerando o ponto de congelamento do etanol igual a -114,6 °C e, para essa temperatura, a constante crioscópica (Kc) 1,99 °C.mol. kg^-1, o ponto de congelamento de uma solução contendo 0,5 kg de C₂H₅OH e 77 g de eucaliptol (C₁₀H₁₈O), uma substância encontrada na folha do eucalipto, será:

(BROWN; LEMAY; BURSTEN, Química: a ciência central, São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005)

Considere o seguinte equilíbrio e assinale a alternativa INCORRETA.

2SO_2(g) + O_{2 (g)} ⇆ 2SO_3(g)ΔH<0