Questões de Química - Transformações Químicas e Energia para Concurso

As células de combustível são dispositivos que convertem diretamente a energia química contida num combustível rico em hidrogênio em eletricidade e energia térmica, constituindo-se como uma das tecnologias de produção de energia elétrica mais promissoras. 


Levando em consideração o funcionamento de uma célula a combustível esquematizado acima, marque V para as afirmativas verdadeiras e F para as falsas.
( ) As células a combustível são células galvânicas nas quais a energia de Gibbs de uma reação química é transformada em energia elétrica (por meio da geração de uma corrente). ( ) A principal semelhança em relação às pilhas e baterias é o fato de, nas células a combustível, os reagentes já estarem armazenados no interior do sistema. ( ) Devido à dificuldade de se armazenar H₂, uma alternativa para alimentação das células a combustível é o metanol, que, por sua vez, apresenta a desvantagem de gerar CO e/ou CO₂ que são gases de efeito estufa. ( ) O combustível é reduzido de forma contínua no ânodo, enquanto oxigênio é oxidado no cátodo, produzindo água como produto final e energia elétrica. 
Assinale a sequência correta.

O propano, de fórmula C₃H₈, pode ser obtido da destilação fracionada do petróleo e é um importante componente do GLP (Gás Liquefeito de Petróleo), porém sua entalpia de formação não pode ser medida de maneira direta.


Observe as reações a seguir:


De acordo com as reações acima e os dados fornecidos, o valor da entalpia padrão de formação do gás propano, em quilojoules, é igual a:

Josiah Willard Gibbs foi a primeira pessoa a obter o título de Ph.D. em ciências em uma universidade norte-americana. Gibbs propôs uma nova função de estado, agora chamada energia livre de Gibbs. A respeito da energia livre de Gibbs, quando um processo ocorreu à pressão e temperatura constantes, um químico fez as seguintes ponderações:
I. Se a variação da energia livre de Gibbs for negativa, a reação química será espontânea num sentido direto da equação química. II. Se a variação da energia livre de Gibbs for nula, a reação química será não espontânea num sentido direto da equação química. III. Se a variação da energia livre de Gibbs for positiva, a reação inversa será espontânea. Estão corretas as ponderações

Uma pilha de concentração foi construída com duas semicélulas de zinco. A semirreação de oxidação do zinco na condição padrão é descrita a seguir: Zn (s) → Zn²⁺ (aq) + 2e^- E⁰ = +0,76 V Inicialmente, na semicélula 1, a concentração da solução de íons zinco era igual a 1,5 mol/L e, na semicélula 2, a concentração de íon zinco era igual a 0,5 mol/L. Dado: log3 = 0,5 Com base nessas informações, assinale com V as afirmativas verdadeiras e com F as falsas. ( ) No eletrodo da semicélula 2, encontra-se o catodo da pilha. ( ) No eletrodo da semicélula 1, encontra-se o polo negativo. ( ) A força eletromotriz da pilha é aproximadamente 0,75 V. ( ) Possivelmente, a pilha não funcionará, porque os eletrodos são um único elemento. Assinale a sequência correta.

Observe os compostos a seguir e indique o elemento calcolgênio que possui maior NOx.

A titulação permanganimétrica é usada em análise química quantitativa para a determinação do teor de íons Fe²⁺. Uma das reações químicas que ocorre durante o procedimento é representada pela seguinte equação química:
MnO₄ ^- _(aq) + 5Fe²⁺ _(aq) + 8H⁺ _(aq) → Mn²⁺ _(aq) + 5Fe³⁺ _(aq) + 4H₂O_(l)
Em relação a essa equação química, verifica-se que o

O alumínio já foi o metal mais caro do mundo. Por isso, Napoleão disponibilizava talheres e pratos de alumínio para convidados especiais nos banquetes, enquanto os menos favorecidos usavam de ouro. Em 1855, o norte-americano Charles Martin Hall e o francês Paul Louis Toussaint Héroult descobriram e patentearam quase simultaneamente um processo de obtenção de alumínio a partir do minério bauxita, rico em óxido de alumínio.

KEAN, Sam. A colher que desaparece: Editora Zahar, 2011 (adaptado).

O processo ficou conhecido como Hall-Heróult e permitiu o estabelecimento da indústria global do alumínio, cuja obtenção ocorre por meio de:

“A maior ameaça à camada de ozônio no século XXI é o gás hilariante (N₂O - óxido nitroso). Segundo o Pnuma (Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente), análises de cientistas de 35 organizações revelaram que o N₂O, agora, é o gás mais importante a exaurir o ozônio e o terceiro mais poderoso gás do aquecimento global emitido na atmosfera. Os níveis de N₂O aumentaram nas últimas décadas, puxados sobretudo pelos processos de nitrificação e de desnitrificação dos fertilizantes nitrogenados no solo.”

Disponível em: <https://www.terra.com.br/noticias/ciencia/clima/onu-faz-soaroxido-nitroso-a-camada-de-VgnCLD2000000dc6eb0aRCRD.html>. Acesso em: 24 nov. 2020.

O mecanismo de destruição pode ser resumido pelas seguintes equações:

A classificação química do óxido nitroso e a função do NO no mecanismo de destruição do ozônio são, respectivamente:

A pilha de zinco e óxido de prata é usada em aparelhos auditivos e relógios de pulso e são menos poluentes do que a de zinco e óxido de mercúrio.

Tendo em vista essas informações e os dados da tabela de potencial-padrão de redução para as semiequações que ocorrem nessa pilha, é correto afirmar:

Cr₂O^2-₇ (aq) + Cℓ⁻ (aq) + H⁺ (aq) → Cr³⁺(aq) + H₂O(ℓ) + Cℓ₂(g)

No balanceamento de equações de oxirredução, algumas espécies transferem elétrons para outras, de forma que, no final da reação química, o número de elétrons transferidos é igual ao de elétrons recebidos.

Com base nessas informações e após o balanceamento da equação química com os menores coeficientes estequiométricos inteiros, é correto afirmar:

I. 2H⁺(aq) + 1/2O₂(aq) + 2e^-  → H₂O(ℓ)             Eºred = + 1,23v

II. Fe³⁺(aq) + e^-  → Fe²⁺(aq)                             Eºred = +0,77

As soluções aquosas ácidas de sais de íons Fe²⁺(aq) são esverdeadas quando recém-preparadas e, quando em contato prolongado com o ar, tornam-se amareladas.

A partir dessas considerações e das semiequações I e II com os respectivos potenciais-padrão de redução, é correto afirmar: 

CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g)         ΔH^o = − 890kJ

A energia elétrica proveniente de biomassa é uma alternativa amplamente utilizada por grandes empresas do agronegócio nas regiões sul e sudoeste. A energia produzida não somente atende às necessidades dos empreendimentos, como também é vendida a concessionárias na região. A fermentação de restos de vegetais e de dejetos de animais coletados nas fazendas de pecuária e de suinocultura é processada em biodigestores e produz biogás, uma mistura gasosa de metano, CH₄(g), sulfeto de hidrogênio, H₂S(g) e dióxido de carbono, CO₂(g), dentre outros gases, e resíduos ricos em bionutrientes usados como fertilizantes na propriedade rural. A combustão do metano, mostrada pela equação química, libera calor utilizado na geração de energia elétrica.

De acordo com essas informações sobre o processo de geração de energia a partir de biomassa, e considerando-se o calor específico da água 4,2Jg⁻¹ K⁻¹ , é correto afirmar:

Um forno aceso em um fogão doméstico por uma hora tem seu consumo variável, dependendo do fabricante e modelo. Mas, em média, o gasto para um fogo médio equivale a 0,225 kg de gás. Um fogão alimentado por gás natural, formado exclusivamente pelo gás metano, terá ao final de uma hora liberado, aproximadamente, uma quantidade de energia, em kJ, igual a:
Reação de combustão do metano:
CH_4(g) + 2 O_2(g)   → CO_2(g)  + 2 H₂ O_(g)         ΔH = - 890,4 kJ/mol

Os alvejantes, também conhecidos como branqueadores, são substâncias usadas para eliminar cores e manchas indesejáveis ou deixar mais brancos tecidos ou outros materiais. Alvejantes podem existir tanto na forma líquida (solução aquosa de NaClO), como na forma sólida, Ca (ClO)₂ em pó. Além do uso em roupas, os alvejantes podem ser usados para o tratamento do papel e para clarear cabelos. Um dos processos para restaurar a coloração branca das roupas é apresentado a seguir:
PbS _(s)+ H₂ O_2(aq)  → PbSO_4(s)  + H₂ O_(l)

Em relação à equação descrita, pode-se afirmar que o elemento:

Durante um teste de laboratório, 1,0 g de cobre comercial foi “dissolvido” em ácido nítrico, conforme reação a seguir: Cu + HNO₃ ➔ Cu(NO₃)₂ + H O + NO. A solução resultante foi, então, eletrolisada até deposição total do cobre, utilizando uma corrente elétrica de 4,0 A durante 5 min. Não obstante, foi observado que apenas 90% da corrente foi efetivamente utilizada no processo. A pureza desse cobre comercial é:
(Dados de P.M de Cu: 63,5; N:14; O:16; H:1 e constante de Faraday 96500 Cmol ^-1)

O gás natural é um combustível cujo principal componente é o metano. As entalpias-padrão de formação das substâncias compostas participantes da reação de combustão do metano são apresentadas a seguir.

A entalpia-padrão de combustão do metano, em kJ/mol, corresponde a:

Em um experimento, foi realizada a eletrólise do cloreto de potássio em solução aquosa com eletrodos inertes. O composto formado no catodo da eletrólise corresponde a:

A decomposição do carbonato de cálcio é representada pela seguinte equação termoquímica:
CaCO₃ (S) → CaO (S) + CO₂ (g) ΔH° = 180 kJ/mol
O calor consumido na decomposição de 500 g de CaCO₃ é igual a:
Dado: massa molar do CaCO₃ = 100 g/mol

Apresenta-se, a seguir, o ciclo de Born-Haber no cloreto de sódio e suas respectivas energias:
 
 energia de ionização do Na = + 496 kJ.mol ^{– 1}  afinidade eletrônica do Cℓ = + 349 kJ.mol ^{– 1}  entalpia de atomização Na = + 107 kJ.mol ^{– 1}  entalpia de atomização Cℓ = + 122 kJ.mol  entalpia padrão de formação do NaCℓ = – 411 kJ.mol ^{– 1} 

A entalpia de rede do cloreto de sódio é: 

A partir da 2ª Lei da Termodinâmica o conceito de entropia foi criado, a fim de explicar a direção de um processo ou transformação. Sendo assim, a entropia total é uma medida de desordem que: