(LISTA-3)

Professor:

ALEX

ALUNO(A):______________________________________________________________________

Termoquímica (Lei de Hess) Vestibulares e ENEM (Este tópico não tem diferenciação quanto a cobrança em vestibular ou Enem)

Esta matéria no ENEM Eixo Cognitivo: I.Dominar linguagens (DL)

: Dominar a norma culta da Língua Portuguesa e fazer uso das linguagens matemática, artística e científica e das línguas espanhola e inglesa.

Objetos de Conhecimento: Transformações Químicas e Energia

Transformações químicas e energia calorífica. Calor de reação. Entalpia. Equações termoquímicas. Lei de Hess. 

Competência de área 3 –

Associar intervenções que resultam em degradação ou conservação ambiental a processos produtivos e sociais e a instrumentos ou

H8 –

Identificar etapas em processos de obtenção, transformação, utilização ou reciclagem de recursos naturais, energéticos ou matérias-primas, considerando processos biológicos, químicos ou físicos neles envolvidos.



H26 –

na produção ou no consumo de recursos energéticos ou minerais, identificando transformações químicas ou de energia envolvidas nesses ações científico-tecnológicos.

Competência de área 7 –

Apropriar-se de conhecimentos da química para, em situações problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científico-tecnológicas. Avaliar implicações sociais, ambientais e/ou econômicas processos.

01 - (MACK SP)

O craqueamento (craking) é a denominação técnica de processos químicos na indústria por meio dos quais moléculas mais complexas são quebradas em moléculas mais simples. O princípio básico desse tipo de processo é o rompimento das ligações carbono-carbono pela adição de calor e/ou catalisador. Um exemplo da aplicação do craqueamento é a transformação do dodecano em dois compostos de menor massa molar, hexano e propeno (propileno), conforme exemplificado, simplificadamente, pela equação química a seguir: C 12 H 26 (l)  C 6 H 14 (l) + 2 C 3 H 6 (g) São dadas as equações termoquímicas de combustão completa, no estado-padrão para três hidrocarbonetos: C 12 H 26 (l) + 37 2 O 2 (g)  12 CO 2 (g) + 13 H 2 O(l)  Hº C = –7513,0 kJ/mol

QUIMICA

C 6 H 14 (g) + 19 2 O 2 (g)  6 CO 2 (g) + 7 H 2 O(l)  Hº C = –4163,0 kJ/mol

DATA: 18/ 08/ 14

9 C 3 H 6 (g) + 2 O 2 (g)  3 CO 2 (g) + 3 H 2 O(l)  Hº C = –2220,0 kJ/mol Utilizando a Lei de Hess, pode-se afirmar que o valor da variação de entalpia-padrão para o craqueamento do dodecano em hexano e propeno, será a) b) c) d) –13896,0 kJ/mol. –1130,0 kJ/mol. +1090,0 kJ/mol. +1130,0 kJ/mol. e) +13896,0 kJ/mol.

02 - (UDESC SC)

Considere as seguintes reações e suas variações de entalpia, em kJ/mol. CO (g) + H 2(g)  C (s) + H 2 O (g)  H = –150 kJ/mol CO (g) + ½ O 2(g)  CO 2(g )  H = –273 kJ/mol H 2(g) + ½ O 2(g)  H 2 O (g)  H = –231 kJ/mol Pode-se afirmar que a variação de entalpia, para a combustão completa de 1 mol de C (s) , formando CO 2(g) , é: a) b) – 654 kJ/mol – 504 kJ/mol c) d) e) + 504 kJ/mol + 654 kJ/mol – 354 kJ/mol

03 - (IFGO)

O cloreto de chumbo (II) é uma substância que ocorre naturalmente no mineral

cotunnite

, encontrado próximo a vulcões. É um composto insolúvel e pode ser utilizado na síntese do cloreto de chumbo IV, cujas equações termoquímicas são representadas a seguir. I. II. Pb(s) + Cl 2 (g)  PbCl 2 (s) Pb(s) + 2 Cl 2 (g)  PbCl 4 (s)   H = –359,4 kcal H = –329,3 kcal É correto afirmar que a variação da entalpia  H 0 , para a reação Pb(s) + 2 Cl 2 (g)  PbCl 4 (s), é: a) b) c) d) e) –30,1 kJ +30,1 kJ –60,2 kJ +688,7 kJ –688,7 kJ

04 - (UNIFOR CE)

Dadas as equações termoquímicas: 2 H 2 (g) + O 2 (g)  2H 2 O (l); N 2 O 5 (g) + H 2 O (l)  2 HNO 3 (l);  H = –571,5 kJ  ½ N 2 (g) + 3/2 O 2 (g) + ½ H 2 (g)  HNO 3 (l); H = –76,6 kJ  H = –174 kJ 1

Assinale a alternativa com o valor da variação de entalpia,  H, para a reação: 2 N 2 (g) + 5 O 2 (g)  2 N 2 O 5 (g) a) b) c) d) e) – 36,7 kJ – 28,7 kJ + 36,7 kJ + 28,7 kJ + 38,3 kJ

05 - (UNISA)

Para evitar infecções, soluções diluídas de água oxigenada (H 2 O 2 ) são utilizadas no tratamento de ferimentos da pele. Em um dos processos de preparação da água oxigenada utiliza- se a reação entre hidrogênio gasoso e oxigênio gasoso, segundo a equação: H 2 ( g )  O 2 ( g )  H 2 O 2 (  ) Considere as equações e suas respectivas entalpias. H 2 O 2 (  )  H 2 O (  )  1 2 O 2 ( g )  H   98 Kj .

mol  1 1 O 2 ( g )  H 2 ( G )  H 2 O (  )  H   286 KJ .

mol  1 2 O valor da entalpia de formação, em kJ·mol

–

1 , da água oxigenada no estado líquido é a) b) c) d) e) –376. –572. –188. –384. –474.

06 - (UDESC SC)

A reação de redução óxido de cobre II (CuO(s)) pelo grafite (C(s)) pode ser representada pela equação (1): (1) 2 CuO(s) + C(s)  2Cu(s) + CO 2 (g) Dados: A equação (2) e (3) mostram os  H de outras reações: (2) Cu(s) + 1/2O 2 (g)  CuO(s)  H = –39 kcal (3) C(s) + O 2 (g)  CO 2 (g)  H = –93 kcal Com base nesses dados, pode-se afirmar que a reação (1) tem  H (em kcal) igual a: a) b) c) d) e) +171 (reação endotérmica) –15 (reação exotérmica) +132 (reação endotérmica) –54 (reação exotérmica) +15 (reação endotérmica)

07 - (UFJF MG)

A fabricação de diamantes pode ser feita, comprimindo-se grafite a uma temperatura elevada, empregando-se catalisadores metálicos, como o tântalo e o cobalto. As reações de combustão desses dois alótropos do carbono são mostradas a seguir. C (grafite) + O 2 (g)  CO 2 (g)  H = – 94,06 kcal.mol

–1 C (diamante) + O 2 (g)  CO 2 (g)  H = – 94,51 kcal.mol

–1 Com base nas reações acima, considere as seguintes afirmações: I. De acordo com a Lei de Hess, a variação de entalpia da transformação do C (grafite) em C (diamante) é – 0,45 kcal.mol

– 1 . II. A queima de 1 mol de C (diamante) libera mais energia do que a queima de 1 mol de C (grafite) . III. A formação de CO 2 (g) é endotérmica em ambos os processos. Assinale a alternativa

CORRETA

. a) b) c) Todas as afirmações estão corretas. Somente I e II estão corretas. Somente I e III estão corretas. d) e) Somente II e III estão corretas. Somente a afirmação II está correta.

08 - (UDESC SC)

O gás metano pode ser utilizado como combustível, como mostra a equação 1: Equação 1: CH 4 (g) + 2O 2 (g)  CO 2 (g) + 2H 2 O(g) Utilizando as equações termoquímicas abaixo, que julgar necessário, e os conceitos da Lei de Hess, obtenha o valor de entalpia da equação 1. C(s) + H 2 O(g)  CO(g) + H 2 (g)  H = 131,3 kJ mol –1 CO(g) + ½ O 2 (g)  CO 2 (g)  H = –283,0 kJ mol –1 H 2 (g) + ½ O 2 (g)  H 2 O(g)  H = –241,8 kJ mol –1 C(s) + 2H 2 (g)  CH 4 (g)  H = –74,8 kJ mol –1 O valor da entalpia da equação 1, em kJ, é: a) b) c) d) e) – 704,6 – 725,4 – 802,3 – 524,8 – 110,5

09 - (MACK SP)

A hidrogenação do acetileno é efetuada pela reação desse gás com o gás hidrogênio, originando, nesse processo, o etano gasoso, como mostra a equação química abaixo. C 2 H 2 (g) + 2 H 2 (g)  C 2 H 6 (g) É possível determinar a variação da entalpia para esse processo, a partir de dados de outras equações termoquímicas, por meio da aplicação da Lei de Hess. 5 C 2 H 2 (g) + 2 O 2 (g)  2 CO 2 (g) + H 2 O(l)  Hº C = –1301 kJ/mol 7 C 2 H 6 (g) + 2 O 2 (g)  2 CO 2 (g) + 3 H 2 O(l)  Hº C = –1561 kJ/mol H 2 (g) + 1 O 2 (g)  H 2 O(l)  Hº C = –286 kJ/mol 2 Assim, usando as equações termoquímicas de combustão no estado-padrão, é correto afirmar que a variação da entalpia para a hidrogenação de 1 mol de acetileno, nessas condições, é de a) b) c) d) e) – 256 kJ/mol. – 312 kJ/mol. – 614 kJ/mol. – 814 kJ/mol. – 3148 kJ/mol.

10 - (UFGD MS)

A queima de combustíveis fósseis está associada à liberação de gases SO X que, por sua vez, estão relacionados à formação de chuva ácida em determinadas regiões do Planeta. Segundo a lei de Hess, a variação de entalpia de uma transformação química depende somente dos estados iniciais e finais de uma 2

determinada reação. Calcule com base nas equações químicas a seguir, a variação de entalpia da reação de produção de gás SO 3(g) liberado na atmosfera pela queima do enxofre contido em um combustível fóssil. S ( S )  3 / 2 O 2 ( g )  SO 3 ( g )  H  ?

S ( S ) SO  O 2 ( g ) 3 ( g )  SO  SO 2 ( g )  2 ( g )  H 1 / 2 O 2 ( g )   296  H  , 8 kJ  97,8kJ a) b) c) d) e) – 394,6 kJ +394,6 kJ –199 kJ +199 kJ –195,6 kJ

11 - (UNESP SP)

O pentano, C 5 H 12 , é um dos constituintes do combustível utilizado em motores de combustão interna. Sua síntese, a partir do carbono grafite, é dada pela equação: 5 C (grafite) + 6 H 2 (g)  C 5 H 12 (g) Determine a entalpia (  H) da reação de síntese do pentano a partir das seguintes informações: C 5 H 12 (g) + 8 O 2 (g)  5 CO 2 (g) + 6 H 2 O(l)  H = –3537 kJ C (grafite) + O 2 (g)  CO 2 (g)  H = –394 kJ 1 H 2 (g) + 2 O 2 (g)  H 2 O(l)  H = –286 kJ

12 - (UFTM MG)

Células a combustível são dispositivos que geram energia elétrica a partir da reação dos gases hidrogênio e oxigênio do ar. O gás hidrogênio, empregado para esta finalidade, pode ser obtido a partir da reforma catalítica do gás metano, que é a reação catalisada do metano com vapor d’água, gerando, ainda, monóxido de carbono como subproduto. Dadas as reações de combustão, CH 4 (

g

) + 2O 2 (

g

)  CO 2 (

g

) + 2H 2 O(

g

) ΔH° = –890 kJ  mol

–

1 CO(

g

) + 1/2 O 2 (

g

)  CO 2 (

g

) ΔH° = –284 kJ  mol

–

1 H 2 (

g

) +1/2 O 2 (

g

)  H 2 O(

g

) ΔH° = –241 kJ  mol

–

1 , e considerando que seus valores de entalpia não se alteram na temperatura de reação da reforma, pode-se afirmar que a energia envolvida na reforma de um mol de gás metano, em kJ, é igual a a) b) +117. +365. c) d) e) +471. –117. –365.

13 - (UFV MG)

O peróxido de hidrogênio (H equação global é: 2 O 2 ) é um composto de uso comum devido a suas propriedades alvejantes e antissépticas. Esse composto, cuja solução aquosa é conhecida no comércio como “água oxigenada”, é preparado por um processo cuja H 2 (g) + O 2 (g)  H 2 O 2 (l) Considere os valores de entalpias fornecidos para as seguintes reações: H 2 O (l) + ½ O 2 (g)  H 2 O 2 (l)  Hº = + 98,0 kJ mol –1 H 2 (g) + ½ O 2 (g)  H 2 O (l)  Hº = –572,0 kJ mol –1 O valor da entalpia padrão de formação do peróxido de hidrogênio líquido é: a) b) c) d) –474 kJ mol –1 –376 kJ mol –1 –188 kJ mol –1 +188 kJ mol –1

14 - (UERJ)

A equação química abaixo representa a reação da produção industrial de gás hidrogênio. H 2 O (g) + C (s)  CO (g) + H 2 (g) Na determinação da variação de entalpia dessa reação química, são consideradas as seguintes equações termoquímicas, a 25 °C e 1 atm: H 2 (g) + 1 O 2 (g)  H 2 O (g)  Hº = –242,0 kJ 2 C (s) + O 2 (g)  CO 2 (g)  Hº = –393,5 kJ O 2 (g) + 2 CO (g)  2 CO 2 (g)  Hº = –477,0 kJ Calcule a energia, em quilojoules, necessária para a produção de 1 kg de gás hidrogênio e nomeie o agente redutor desse processo industrial.

15 - (UFG GO)

No Brasil, parte da frota de veículos utiliza etanol obtido da cana-de-açúcar como combustível em substituição à gasolina. Entretanto, o etanol pode ser obtido de outras formas, como a reação entre água e etileno, representada pela equação química abaixo. C 2 H 4 (g) + H 2 O (l)  C 2 H 5 OH (l) a) Calcule a variação de entalpia dessa reação a partir das seguintes equações termoquímicas não balanceadas: C 2 H 4 (g) + O 2 (g)  CO 2 (g) + H 2 O (l) ∆H = – 1.430,0 kJ/mol de C 2 H 4 C2H5OH (l) + O2 (g)  CO2 (g) + H2O (l) ∆H = –1.367,1 b) kJ/mol de C 2 H 5 OH Identifique a natureza do processo quanto à variação de entalpia na obtenção do etanol.

16 - (UFG GO)

A variação de entalpia (  H) é uma grandeza relacionada à variação de energia que depende apenas dos estados inicial e final de uma reação. Analise as seguintes equações químicas:

i) ii) iii)

C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g)  3 CO 2 (g) + 4 H 2 O(l)  Hº = – 2.220 kJ C(grafite) + O 2 (g)  CO 2 (g)  Hº = –394 kJ H 2 (g) + ½ O 2 (g)  H 2 O(l)  Hº = –286 kJ Ante o exposto, determine a equação global de formação do gás propano e calcule o valor da variação de entalpia do processo. 3

GABARITO: 1) Gab

: C

2) Gab

: E

3) Gab

: B

4) Gab

: D

5) Gab

: C

6) Gab

: B

7) Gab

: E

8) Gab

: C

9) Gab

: B

10) Gab

: A

11) Gab

: 5 C (grafita) + 6 H 2 (g)  C 5 H 12 (g)  H = -149 kJ

12) Gab

: A

13) Gab

: A

14) Gab

: 4,35  10 4 kJ Carbono

15) Gab

: a) b) C 2 H 4 (g) + H 2 O(l)  C 2 H 5 OH (l) ∆ = – 62,9 kJ mol –1 O processo é exotérmico, pois a entalpia é negativa.

16) Gab

: Para se obter a equação balanceada de síntese do gás propano e calcular a variação de entalpia do processo, deve-se lembrar que a entalpia é uma grandeza extensiva, ou seja, varia conforme o número de mols da reação. Portanto, deve-se modificar cada equação de combustão conforme a seguir i) C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g)  3 CO 2 (g) + 4 H 2 O(l)  Hº = –2.220 kJ (inverter a equação e o sinal de  Hº)

3 CO 2 (g) + 4 H 2 O(l)



C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g)



Hº = +2.220 kJ

ii) C(grafite) + O 2 (g)  CO 2 (g)  Hº = –394 kJ (manter a equação e multiplicar por 3)

3 C(grafite) + 3 O 2 (g)



3 CO 2 (g)



Hº = 3 x (

–

394 kJ) =

–

1.182 kJ

iii) H 2 (g) + ½ O 2 (g)  H 2 O(l)  Hº = –286 kJ (manter a equação e multiplicar por 4)

4 H 2 (g) + 2 O 2 (g)



4 H 2 O(l)



Hº = 4 x (

–

286 kJ) =

–

1.144 kJ

Somando-se as novas equações e seus respectivos valores de DH:

3 CO 2 (g) + 4 H 2 O(l)



C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g)



Hº = +2.220 kJ 3 C(grafite) + 3 O 2 (g)



3 CO 2 (g)



Hº =

–

1.182 kJ 4 H 2 (g) + 2 O 2 (g)



4 H 2 O(l)



Hº =

–

1.144 kJ _____________________________________________ 3 C(grafite) + 4 H 2 (g)



C 3 H 8 (g)



Hº =

–

106 kJ

4