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

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.

A entalpia média de ligação é a média da entalpia de dissociação de ligação para uma série de ligações A-B em moléculas diferentes. Assim, a entalpia de reação pode ser determinada através da entalpia de ligação média. Nesse sentido, considere a reação abaixo.

𝑆𝐹₄(𝑔)+𝐹2₂(𝑔)→𝑆𝐹₆(𝑔)

As entalpias médias de ligação para 𝐅₂,𝐒𝐅₄, e 𝐒𝐅₆ são +158, +343, e +327 KJ mol-1, respectivamente, com base nestas informações, assinale a alternativa correta que indica o valor da entalpia de reação para a produção de 𝐒𝐅₆(𝐠) a partir do 𝐒𝐅₄(𝐠).

Lei de Hess baseia-se em que uma reação é a soma de outras duas ou mais reações, o 𝛥𝐻 para o processo global é a soma dos valores de 𝛥𝐻daquelas reações.

Calcule o 𝛥𝐻da reação abaixo

½ N_2(g) + ½ O_2(g) → NO_(g)

Use as equações.

I - N_2(g) + 3H_2(g) →2NH_3(g) , 𝛥𝐻° = -91,8Kj

II - 4 NH_3(g) + 5 O_2(g) →4NO_(g) + 6H2O_(g) , 𝛥𝐻 ° = - 906,2kJ

III - H_2(g) + ½ O_2(g)→H₂O_(g) , 𝛥𝐻° = - 241,8kJ

Observe as reações:

I - H_2(g)+ ½O₂(g) →H₂O_(l) , ∆H = -68,3 Kcal/mol

II - C₆H₄(OH)_2(aq) → C₆H₄O_2(aq) + H_2(g) - 177kcal

III - C_(grafite)+ O_2(g) - 94,0kcal → CO_2(g)

IV - HgO_(s) + 90 kJ → Hg_(ℓ) + ½ O_2(g)

V - Na_(s) + H₂O_(ℓ) → NaOH + 1/2 H_2(g) + 282 kJ

Qual das opções abaixo contém somente reações exotérmicas?

A falta de gás oxigênio em reações de combustão pode levar a uma reação incompleta. Veja os exemplos de reações de combustão completa e incompleta do carvão:

- Combustão completa:

- Combustão incompleta:

Responda a alternativa correta.

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? 

Um químico observa que, durante a dissolução de um certo sal em água, o recipiente em que a solução está sendo preparada se resfria.

A explicação química mais coerente para esse fenômeno é:

O metano (CH₄) é um gás produzido durante o processo natural de digestão dos alimentos pelos rebanhos bovinos. A relevância desse gás, considerado fundamental na estratégia de mitigação do aquecimento global, se reflete no fato de o Brasil ter aderido ao Pacto Mundial do Metano na COP26, realizada na Escócia em 2021, se comprometendo a reduzir sua emissão.

Na combustão completa do metano, ele reage com oxigênio (O₂) e produz gás carbônico (CO₂) e água (H₂O).

Disponível em: <https://www.embrapa.br/busca-de-noticias/-/noticia/73172252/nova-metodologia-mede-emissao-de-metano-em-reprodutores-bovinos#:~:text=equipamento%20no%20dorso),

Emiss%C3%A3o%20de%20metano%20%C3%A9%20decorrente%20do%20processo%20de%20digest%C3%A3o%20dos,digest%C3%A3o%20dos%20alimentos%20pelos%20animais>. (Com adaptações) Acesso em: 17 abr. 2024.

Dados:

Substância ΔH_f⁰ (KJmol^-1)

CH_4(g) -74,8

CO_2(g) -393,5

H₂O_(l) -285,8

Assinale a alternativa que apresenta o calor liberado pela combustão completa de oito gramas de gás metano.

Considere que a reação ocorre em condições padrão.

Leia o texto a seguir.

“Em química, entretanto, a maior parte das reações químicas ocorre em recipientes abertos para a atmosfera e, portanto, em pressão constante de cerca de 1 atm. Esses sistemas podem se expandir ou contrair livremente. Se um gás se forma, ele trabalha contra a atmosfera para ocupar espaço. Embora nenhum pistão esteja envolvido, trabalho é realizado. Nesse sentido, uma função de estado que medisse as variações de energia em pressão constante considerando automaticamente as perdas de energia como trabalho de expansão durante a transferência de calor seria muito útil.”

ATKINS, Peter; LAVERMAN, Leroy; JONES, Loretta. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 7. Porto Alegre: Bookman, 2018. [Adaptado].

A função de estado à qual o trecho grifado no texto faz referência é a

A destilação é o processo de separação mais aplicado em indústrias químicas, sendo adequado para separação de misturas homogêneas cujos componentes apresentam considerável diferença de temperatura de ebulição. Na destilação,

Um evaporador de simples efeito está sendo utilizado para concentrar uma solução cuja vazão mássica de alimentação (F) no evaporador é de 10 kg/h. Sabe-se que a entalpia da corrente de alimentação (H_F) é igual a 4 kJ/kg. Essa solução de alimentação, inicialmente, contém 10% de sólidos (x_F), em massa, e deve ser concentrada até atingir 20% de sólidos (x_L), em massa. Para concentrar essa solução, está disponível uma corrente de vapor saturado, cuja entalpia de vaporização (λ_S) é igual a 2 kJ/kg. Esse vapor deve ser utilizado para aquecer a solução, de forma que não haja contato direto entre o vapor de aquecimento e a solução a ser concentrada. O vapor é alimentado no evaporador como vapor saturado, e deixa o evaporador na forma de líquido saturado. A solução, depois de concentrada, é removida do evaporador através de duas correntes: uma corrente líquida (L), e uma corrente vapor (V), cujas entalpias são, respectivamente, iguais a 5 kJ/kg (H_L) e 7 kJ/kg (H_V). Considerando que o sólido a ser concentrado é um composto não-volátil, e que não há troca de calor entre o ambiente externo e o evaporador, a quantidade de vapor (S) que deve ser consumido para realizar a evaporação descrita anteriormente é igual a 

O Joule (Símbolo J) é uma unidade de medida de energia no Sistema Internacional de Unidades (SI). É definido como a quantidade de trabalho realizada quando uma força de um newton desloca uma massa por uma distância de um metro na direção da força. O Joule pode ser descrito em termos de unidades fundamentais como

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?

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?

Durante o armazenamento de tubérculos de batata, ocorrem diversas transformações bioquímicas que afetam sua qualidade. Uma dessas transformações é a conversão de amido em açúcares simples, como a glicose. Essa mudança é catalisada pela enzima amilase e pode ser influenciada por fatores como temperatura e umidade. Considerando essas informações, assinale a alternativa correta.