Questões de Concurso Sobre termoquímica: energia calorífica, calor de reação, entalpia, equações e lei de hess. em química

Um trocador de calor de tubos concêntricos é utilizado para elevar a temperatura do ar, empregado em processos de secagem, de 120 para 170ºC. O ar escoa no tubo interno a uma vazão mássica de 2 kg/s, enquanto recebe calor de uma corrente de vapor d’água que escoa no tubo externo a uma vazão de 1 kg/s. O vapor d’água entra no trocador à temperatura de 180ºC. A pressão em ambos os tubos é de 100 kPa. Determinar a temperatura do vapor na saída do trocador.

Tabela 1 – Propriedades Termodinâmicas do vapor d’água a 100kPa

Tabela 2 – Propriedades Termodinâmicas do ar a 100kPa

Resposta:

A cinética química estuda a velocidade com que as reações químicas se processam. Sobre cinética química julgue os itens a seguir.

I . Quanto mais alta a energia de ativação mais lenta será a reação.

II. Quanto menor a concentração dos reagentes, mais lenta será a reação.

III. Reações envolvendo reagentes exclusivamente no estado gasoso têm sua velocida de aumentada quando se diminui a pressão.

Está(ão) correta(s) a(s) sentença(s):

Para o bom andamento dos experimentos, o técnico deve ter conhecimentos da organização dos reagentes e das vidrarias. Com relação a esse tema, assinale a alternativa correta.

As equações químicas seguintes ilustram as mudanças de estado físico da água, realizadas à pressão constante.

H₂O (s) → H₂O (l) ΔH₁

H₂O (l) → H₂O (g) ΔH₂

Considerando as variações de entalpia indicadas, assinale a alternativa correta.

Sabendo que as reações químicas são influenciadas pela presença de catalisadores, diminuindo a energia de ativação da reação, observe o gráfico referente à reação abaixo representada.

A + B → C + D

Respectivamente, qual a energia absorvida pela reação sem a presença do catalisador e qual a energia de ativação da reação com catalisador?

Em 1937 ocorreu o desastre do Hindenburg em Nova Jersey. O dirigível alemão, cheio de hidrogênio gasoso, foi destruído em um incêndio de grandes proporções. São dadas as seguintes proposições sobre o fenômeno.

I. Trata-se de uma reação exotérmica, na qual a energia de ativação é diretamente proporcional a quantidade de matéria presente, onde o total de entalpia liberada é igual ao produto da quantidade de matéria pelo volume total do dirigível.

II. A variação de entropia do sistema em questão (dirigível), ao entrar em combustão, é dado pela quantidade de calor produzida acrescida do trabalho realizado para expansão dos gases durante a explosão.

III. Considerando comportamento do hidrogênio como um gás ideal e a invariabilidade do volume do dirigível, antes da explosão não há realização de trabalho por parte do gás.

São CORRETAS as alternativas:

O depósito ferrífero da Serra dos Carajás é a maior reserva de minério de ferro do mundo. Sabe-se que, para a reação de 2 mols de ferro, 2Fe + 1,5O₂ -> Fe₂O₃, em um sistema cilíndrico com êmbolo móvel, é necessário remover 831,08 kJ de calor do sistema de modo a manter a temperatura constante e igual a 25 ºC. O peso do êmbolo e a pressão externa mantêm a pressão interna do conjunto constante e igual a 1,0 bar. É importante considerar que: 1- o sistema (oxigênio + Fe) está em repouso; 2- tanto o Fe como o Fe₂O₃ são sólidos, portanto pode-se considerar despreziveis os volumes ocupados por eles; 3- o comportamento do oxigênio é ideal. 

A questão 58 refere-se à tabela seguinte.

0,5 kg.s^-1 de vapor d’água saturado a uma pressão de 10 kPa é usado para aquecer uma corrente de benzeno de 5°C até 45°C num trocador de calor. Considerando qu e a água sai como líquido saturado do trocador na pressão de 10 kPa e que a capacidade calorífica média do benzeno líquido é de 2,0 kJ.kg^-1.K^-1, a vazão mássica de benzeno para promover tal aquecimento é de (despreze as perdas no trocador)

No transporte de fluidos aquecidos em tubulações é comum revestir o tubo com substâncias isolantes para diminuir a perda de calor para o ambiente. Dadas as seguintes declarações, a respeito desta técnica,

I. Independentemente da espessura da camada de material isolante, sempre haverá uma diminuição na transferência de calor para o ambiente.

II. Quanto menor for a condutividade térmica do material isolante mais eficiente será o isolamento da tubulação.

III. Quanto mais poroso for o material isolante melhor será a sua eficiência, pois o ar contido nos poros do material não é um bom condutor de calor.

IV. A eficiência do isolamento depende da diferença de temperatura do fluido no interior da tubulação e o ambiente externo.

verifica-se que estão corretas apenas

Um aluno adicionou 500 mL água em recipiente adequado e colocou sobre uma chapa de aquecimento. Quando a água entrou em ebulição, ele resolveu fazer cessar a ebulição desligando a chapa e imediatamente acrescentando 200 mL de água a 20 ^oC. Considerando o calor específico da água 1 cal/g.^oC e a densidade 1 g/cm³ e desprezando possíveis perda calor pelo sistema, é CORRETO afirmar que a temperatura de equilíbrio do sistema é aproximadamente:

A regra das fases de Gibbs é uma relação simples através da qual se pode predizer todas as combinações de componentes e fases variando a temperatura, a pressão e a composição das espécies. Considerando um sistema formado pela água pura e que esta está no equilíbrio líquido-vapor, qual o número de graus de liberdade deste sistema?

São fornecidas as seguintes informações:

Entalpia de formação do CaO_(s): ∆H = -636 kJ.mol^-1

Entalpia de formação do H₂O_(g): ∆H = -242 kJ.mol^-1

Entalpia de vaporização do H₂O_(l): ∆H = 44 kJ.mol^-1

CaO_(s) + H₂O_(l) → Ca(OH)_{2 (s)} : ∆H = -64 kJ.mol^-1

A entalpia de formação do Ca(OH)_{2 (s)} é de

Os catalisadores são substâncias empregadas em reações químicas para aumentar a velocidade da reação. Dadas as afirmativas seguintes a respeito dos catalisadores,

I. O catalisador não altera a entalpia de uma reação química.

II. Adição de um catalisador permite diminuir a energia de ativação de uma reação química.

III. O catalisador não altera o rendimento de uma reação química (quantidade de produto formado).

IV. Os catalisadores possuem sempre um estado de agregação diferente dos reagentes e produtos participantes da reação.

verifica-se que estão corretas apenas

Considere a reação hipotética: Na(s) + Cl₂ (g) → NaCl₂ (s) Sabendo que o produto contém os íons Na^2. e Cl^-, e considerando a energia de rede do NaCl₂ igual a - 2180 kJ mol^-1, assinale a alternativa CORRETA:

(Adaptado de Huhee, E. J., Keiter, E. A., Keiter, R. L. Inorganic Chemistry: principles of structure and reactivity. San Diego: Harper Collins College Publishers, fourth edition, 1993)

(dados: ΔH₁, entalpia de sublimação do Na = + 108 kJ mol^-1, ΔH₂, primeira energia de ionização do Na = + 496 kJ mol^-1, ΔH₃, segunda energia de ionização do Na = + 4562 kJ mol^-1, ΔH₄, afinidade eletrônica do Cl = -349 kJ mol^-1, ΔH₅, Entalpia de dissociação do Cl = + 121 kJ mol^-1 e Uo, energia de rede para formação do NaCl₂ = - 2180 kJ mol^-1).

Os estudos envolvendo termodinâmica devem ser usados para determinar todas as informações seguintes, EXCETO:

Os fogos de artifício existem há séculos e vários elementos químicos são utilizados para confecção deles, conferindo cores e luz. Consistem de pólvora negra ou pólvora cintilante em um tubo de papel com um pavio para acender a pólvora. Um deles é o alumínio metálico que, ao ser queimado, libera luz e calor, como pode ser demonstrado na equação: 2 Al_(s) + 3/2 O₂ -> Al₂O ∆ = -1.653 kJ/mol. Sabendo que a reação ocorre nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP) e que o volume do gás ideal nas CNTP é 22,4L, pode-se afirmar que o volume de O_{2 (g)} (32 g/mol) necessário para reagir com 2 g de alumínio (27 g/mol) e a quantidade de calor gerada na reação com essa mesma quantidade do metal é de, respectivamente:

O aquecimento de um balão de São João ocorre pela adição de 900 J de calor. Ao receber este calor, o balão se expande e realiza 422 J de trabalho sobre a atmosfera. Calcule a variação de energia interna e diga se o processo é endotérmico ou exotérmico.

Considerando as equações termoquímicas fornecidas abaixo, o valor da entalpia padrão de formação de 1 mol do hidróxido de magnésio em kJ vale:

Mg(OH)₂ (s) → MgO (s) + H₂O (l); ∆H⁰ = +37,1 kJ

2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O (l); ∆H⁰ = -571,7 kJ

2Mg(s) + O₂(g) → 2MgO (s) ∆H⁰ = -1203,6 kJ

A diferença entre a energia livre dos produtos e a energia livre dos reagentes em uma reação química, sob condições normais, é chamada de energia livre de Gibbs (Δ𝐆°). A figura abaixo mostra dois diagramas da coordenada de reação onde se pode observar a energia livre de Gibbs.

Figura - Diagramas da coordenada de reação. (Fonte: BRUICE, 2006).

Considere os dois diagramas da coordenada de reação para as reações 1 e 2 mostradas na figura e assinale a alternativa correta que descreve cada uma das reações.