Questões de Concurso sobre Transformações Químicas e Energia

O ferro metálico, amplamente utilizado na indústria, pode ser obtido a partir da redução do óxido ferroso (FeO) pelo monóxido de carbono (CO), de acordo com a equação abaixo, cuja variação de entalpia é desconhecida.

FeO_(s) + CO_(g) → Fe_(s) + CO_2(g)

Caso essa reação seja realizada em etapas, as reações de cada etapa serão as seguintes, em que ∆H_n (n = 1, 2 ou 3) representa a variação de entalpia da n-ésima etapa:

3 FeO_(s) + CO_2(g) → Fe₃O_4(s) + CO_(g) _____________ ∆H₁ = −36 kJ

2 Fe₃O_4(s) + CO_2(g) → 3 Fe₂O_3(s) + CO_(g) _________ ∆H₂ = +47 kJ

Fe₂O_3(s) + 3 CO _(g) → 2 Fe_(s) + 3 CO_2(g) ___________∆H₃ = −25 kJ

A partir da Lei de Hess, é possível calcular a variação de entalpia envolvida na primeira reação.

Nessa situação, considerando-se que M_Fe = 56 g/mol seja a massa molar do ferro, é correto concluir que a variação de entalpia envolvida na formação de 140 g de ferro metálico por meio da redução do óxido ferroso pelo monóxido de carbono é

Um eletrodo comercial, íon-seletivo para cálcio, é um eletrodo de membrana combinado com um de referência de Ag|AgCl. A membrana polimérica é trocadora de íons cálcio, sendo que a solução interna do eletrodo consiste em solução saturada de cloreto de cálcio. Na membrana, ocorre o processo abaixo:

Ca²⁺ + Polímero ⇌ [Ca-Polímero]

A resposta do sistema potenciométrico, em volts, em função da concentração de Ca²⁺ na solução de amostra, em mol L^-1, é modelada pela equação:

E_sistema = 0,560 + 0,060 log[Ca²⁺]_{solução medida}

Se o sinal medido de uma amostra foi 0,440 V, a concentração de Ca²⁺ na amostra, em mol L^-1, é

Sabe-se que a massa do próton e do nêutron é dada, por aproximadamente, 938 $MeV$ e 939 $MeV$, respectivamente. Qual das opções abaixo apresenta o valor aproximado para a energia de ligação para o núcleo de ${}_{92}^{235}U$, em $MeV$?

Dado: 1 uma = 931 $MeV$.

No processo de queima de um combustível nuclear, ocorrem inúmeras transformações em sua composição devido à fissão dos elementos físseis e das interações de captura de nêutrons. Essas transformações estão relacionadas à seção de choque dos elementos e ao grupo de energia dos nêutrons. A análise da concentração isotrópica do combustível nuclear tem um papel fundamental para a manutenção da criticalidade de um reator. A parte inicial da reação em cadeia para os actinídeos relativos à fissão do U-238 é dada abaixo:

${}^{238}U$ ^{$\underrightarrow{(n,\gamma )}$} ${}^{239}U$ ^{$\underrightarrow{({\beta }^{-})}$} ? ^{$\underrightarrow{({\beta }^{-})}$} ${}^{239}Pu\to \left(...\right)$

As informações com relação ao tempo foram suprimidas, entretanto, com as informações apresentadas, é possível determinar qual actinídeo ocupa a lacuna na reação em cadeia acima. Esse actinídeo é o:

A corrosão galvânica consiste na remoção de elétrons do catodo na presença de um material com potencial de eletrodo maior.

Um mol de ar a 1 bar e 298,15K é comprimido até 2 bar e 298,15K através do seguinte processo mecanicamente reversível: aquecimento a volume constante até a temperatura de 596,3K (etapa I) seguido de resfriamento à pressão constante (etapa lI). A variação de volume do ar resultante da compressão é de 0,0124 m³. Calcule, respectivamente, o calor trocado nas etapas I (q_I) e lI (q_II) e a variação da energia interna para o processo completo (etapas I e lI) $△$$\cup$_I+II, considerando o comportamento de gás ideal para o ar, e assinale a opção correta.

Dados: as capacidades caloríficas do ar podem ser consideradas independentes da temperatura: C_v = 20,78 J.mol^-1.K^-1 e C_p = 29,10 J.mol^-1.K^-1 ; e 1 bar = 10⁵Pa.

A síntese de Haber-Bosch originou-se na Alemanha durante a Primeira Grande Guerra com o intuito de produzir em larga escala o amoníaco e suprir a demanda de explosivos. Hoje, largamente usada na indústria de fertilizantes, sua técnica permanece a mesma, sob condições de 200 atm e temperatura média de 450 ºC, gás hidrogênio e gás nitrogênio são misturados, produzindo amônia com óxido de ferro como catalisador, segundo a equação não balanceada abaixo:

H2(g) + N2(g) ⇌ NH3(g)

ΔH = −92,2 kJ/mol

Para melhorar o rendimento dessa síntese, duas modificações podem ser feitas sobre o sistema:

Em meados do século XX, as pilhas alcalinas surgiram como uma alternativa muito mais eficiente energeticamente em comparação às pilhas tradicionais. Como mostra a seguinte figura, a pilha alcalina utiliza os mesmos eletrodos da tradicional, porém o seu eletrólito é uma solução aquosa de hidróxido de sódio concentrada (~30% em massa) contendo uma dada quantidade de óxido de zinco ― daí a denominação alcalina para essa pilha.

Internet: <http://qnesc.sbq.org.br/> (com adaptações).

Durante o funcionamento dessa pilha, o

O termo pilha é empregado para se referir a um dispositivo constituído de dois eletrodos e um eletrólito, arranjados de maneira a produzir energia elétrica. Quando os eletrodos são conectados a um aparelho elétrico, uma corrente flui pelo circuito, pois o material de um dos eletrodos oxida-se espontaneamente, liberando elétrons (ânodo), enquanto o material do outro eletrodo reduz-se, usando esses elétrons (cátodo).

Em 2018, arqueólogos descobriram na República Tcheca o que entendem ser o objeto de madeira mais antigo encontrado até então. A idade da peça arqueológica foi determinada através de datação por radiocarbono. Este radioisótopo possui tempo de meia-vida igual a 5600 anos e, em madeira viva, decai a uma taxa de 15,3 dpm (desintegrações por minuto). Na peça encontrada a taxa medida pelos pesquisadores foi de 6,1 dpm.

A idade do objeto descoberto, medido em anos, deve ser, aproximadamente, igual a

(Dado: log 2,5 = 0,4; log 2 = 0,3)

Uma amostra de gás natural, extraída na Bahia, contém, aproximadamente, 90% de metano e 10% de etano em volume. Na queima de 1 tonelada desse gás, pode-se estimar o maior valor de aquecimento (Kg/J) e a energia liberada na queima (KJ).

Dados:

1. C: 12g/mol H: 1g/mol;
2. calores de combustão (KJ/mol): Metano = –802); Etano = –1.428;
3. calor de vaporização da água a 25° C (KJ/mol): 40,013;
4. CH₄(g) + 2 O₂ (g) → CO2 (g) + 2 H2O (vap); e,
5. C2H6 (g) + 7/2 O2 (g) → 2CO2 (g) + 3H2O (vap).

Considerando as informações anteriores, o maior valor de aquecimento (KJ/g) e a energia liberada (KJ) na queima de 1 tonelada do G . N da Bahia são, respectivamente:

São vários os fatores que afetam a velocidade de uma reação química. Observe com atenção as seguintes afirmativas:

I. Ao cortamos a legumes em pequenos pedaços aumentamos a velocidade de cozimento, pois interferimos na energia de ativação da reação.

II. Com o aumento da temperatura, elevamos a agitação térmica das partículas e consequentemente o número de colisões, aumentando a velocidade da reação.

III. A presença de um catalisador altera a entalpia da reação, aumentando a sua velocidade.

IV. Ao mastigarmos mais os alimentos, aumentamos a velocidade da digestão, pois aumentamos a superfície de contato.

Estão corretas as afirmativas:

Considere a seguinte reação em equilíbrio:

2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g)

Dados:

• R = 8,3 J.(K.mol)^-1;

• ln 1,6 = 0,47; e

• ln 10 = 2,3.

Sabe-se que a constante de equilíbrio dessa reação é 4,0.10²⁴, a 27 ^oC e 2,5.10¹⁰, a 227 ^oC. Qual a variação de entalpia padrão da reação, em kJ.mol^-1, considerando que ela seja constante nessa faixa de temperatura?

Ao oxidarmos uma placa de zinco em ácido nítrico ocorre um processo de oxidação. Em relação a esse processo e o potencial de redução a 25 °C e sendo dados,

$E=Eº-\frac{0,0592V}{n}$log Q

Zn⁺²_(aq)/Zn_(s)= - 0,763 V

NO₃-/NO_(g) = 0,96 V

P NO_(g) = 2,0 atm

[H⁺] = 1,0 mol/L

[Zn⁺²] = 1,0 mol/L

[NO₃-]= 1,0 mol/L

têm-se:

Em uma análise pericial coube ao profissional determinar o calor de formação envolvido em uma redução de óxido de ferro.

Sabendo-se que ΔH_f^o (H₂O,L) = -285 kJ/mol, e que ΔH_f^o (Fe₂O₃,s) = -824 kJ/mol, o profissional determinou o calor de formação solicitado como sendo de aproximadamente:

A representação ilustra uma aparelhagem que pode ser utilizada para testar a força dos ácidos, observe.

Considere que foram realizados quatro experimentos (a 25°C) para avaliar a força dos ácidos: fluorídrico; acético; fosfórico; e, cianídrico, que apresentam, respectivamente, 8; 1; 27; e, 0,008% de ionização. Sabe-se que em cada um dos experimentos a solução aquosa do ácido (0,1 mol L^–1) foi adicionada no béquer (aparelhagem) e a intensidade da luz foi observada. Assinale a alternativa na qual a solução aquosa do ácido possibilitaria o maior brilho para a lâmpada.

Observe os diagramas de energia livre (G) para as reações orgânicas I, II e III, em que os reagentes A e B geram um produto C.

Assinale a alternativa INCORRETA.

À medida que uma reação prossegue, as concentrações dos reagentes e produtos alteram-se e, numa célula eletroquímica, a ddp (diferença de potencial ou força eletromotriz) torna-se zero, quando a reação alcança o equilíbrio. O físico-alemão Walther Hermann Nernst (1864- 1941) deduziu uma equação que permite calcular a variação do potencial de uma pilha, em determinado instante, a partir das concentrações em quantidade de matéria das soluções dos eletrodos:

$E=E^0-\frac{RT}{nF}.\text{In}Q$

Considerando a equação, acima, E⁰ representa:

Em relação ao estudo da Eletroquímica, coloque F (falso) ou V (verdadeiro) nas afirmativas abaixo e assinale a opção correta.

( ) A atividade de um íon numa solução é a disponibilidade efetiva do íon na solução. De modo geral, os íons existentes numa solução podem ser considerados como espécies isoladas, já que não são influenciados pelos íons e moléculas polares vizinhos.

( ) O potencial, medido em volt, desenvolvido em um metal imerso em uma solução 1 M de seus íons, é chamado potencial padrão ou potencial normal.

( ) A ponte salina é responsável por estabelecer a condutância iônica, unindo os dois eletrólitos de uma pilha eletroquímica.

( ) Um eletrodo é denominado cátodo quando ocorre nele uma reação de oxidação.

Dadas as semirreações de redução abaixo e seus respectivos potenciais-padrão:

½ Hg₂Cl_2(g) + e^- $\rightleftharpoons$ Hg_(I) + CI^-_______Eº = +0,268 V

AgCl_(s) + e^- $\rightleftharpoons$ Ag_(s) + CI^-________-__Eº= +0,222 V

Com base nas informações acima, analise as afirmativas a seguir e assinale a opção correta.

I- A primeira reação é a redução do calomelano.

lI- Uma célula galvânica com um eletrodo padrão de hidrogênio e um eletrodo de calomelano saturado terá uma diferença de potencial de +0,268 V.

IlI- O eletrodo de cloreto de prata não pode ser usado com um eletrodo padrão de hidrogênio.

IV- O eletrodo de cloreto de prata com KCI saturado possui potencial igual a +0,222 V.