Questões de Concurso Sobre transformações químicas e energia em química

O tolueno (C₇H₈) é um hidrocarboneto líquido (densidade 0,87 g mL^-1) em condição ambiente, que é usado como solvente de tintas, e como antidetonante em misturas combustíveis. O tolueno reage completamente com oxigênio, conforme indicado na equação:

2 C₇H_8(ℓ) + 18 O_2(g) → 14 CO_2(g) + 8 H₂O_(g) : AH° = - 7 500 kJ

Se a queima completa, e em excesso de oxigênio, de uma determinada quantidade de tolueno produziu energia na forma de calor igual a -30.000 kJ, então o volume de tolueno que reagiu (em L e com dois algarismos significativos) foi

Dado

M (C₇H₈) = 92,0 g mol^-1

Considere as seguintes equações químicas de oxirredução balanceadas a seguir:

Fe₂O_3(s) + 3 CO_(g) → 2 Fe_(s) + 3 CO _2(s) (I)

2 K_(s) + 2 H₂O_(ℓ) → 2 KOH(aq) + H_{2(g) (I)}

_{2 NaBr(aq) + Cℓ2(g) → 2 NaCℓ(aq) + Br2(ℓ) (III)}

_{Em cada uma das equações, o agente oxidante é a espé­ cie química:}

Um vaso de 3 m³ contendo uma mistura de hidrocarbonetos, hermeticamente fechado, opera inicialmente a 3 x 10⁵ Pa. Sem haver entrada ou saída de material, o vaso sofre uma remoção de calor de 895 kJ, mediante um sistema de resfriamento, tendo sua pressão reduzida para 2,8 x 10⁵ Pa.

Nessa condição, a variação da entalpia do vaso, em kJ, foi de

A figura exibida ao lado representa uma célula potenciométrica.

A concentração, em mol L^-1 ,de íons Ag⁺ na solução, quando o potencial medido for igual ao potencial padrão de redução da reação estabelecida no eletrodo indicador, será

A DMFC (esquematizada na questão anterior) apresenta uma alta eficiência, porém reações paralelas causam quedas na tensão.

Dados: E⁰ _298K (V): CO₂/CH₃OH = 0,02; O₂/H₂O = 1,23; 2,303.RT/F = 0,059.

Considerando que o valor do quociente da reação global da célula alcance uma ordem de 10⁶⁰, o valor do potencial da célula em volts será de:

Células a combustível vêm atraindo a atenção por diversas vantagens, tais como alta eficiência, dimensões pequenas, facilidade de alimentação e longos tempos de operação. Entre as células, a célula de alimentação direta, a metanol (DMFC), esquematizada ao lado, é uma das mais úteis e flexíveis. Sobre o assunto, considere as seguintes afirmativas:

1. No esquema da DMFC, A e B correspondem ao anodo e catodo, respectivamente.

2. A corrente no circuito externo percorre o sentido de A para B.

3. O metanol precisa atravessar a camada de difusão de gás para que a reação ocorra.

4. A membrana de nafion corresponde a um condutor protônico e tem função análoga à ponta salina de uma pilha.

Assinale a alternativa correta.

Tubulações de ferro, quando em contato com solo úmido, sofrem pela ação do meio, causando a corrosão da peça. Uma maneira de proteção da tubulação é a proteção catódica, isto é, a utilização de um metal de sacrifício em contato com a tubulação, como esquematizado ao lado:

Entre os metais listados abaixo, o mais adequado para compor a peça de proteção é:

Ao adicionar cloro gasoso sob pressão numa solução alcalina, o cloro se desproporciona em cloreto e hipoclorito, segundo a reação:

Dados: E⁰ _{pH 14} (V): Cl₂/Cl- = 1,358; ClO- /Cl₂ = 0,421; 2,303.RT/F = 0,059.

A ordem de grandeza da constante de equilíbrio da reação de desproporcionamento é:

Os PCBs (policlorobifenil) foram extensivamente utilizados como materiais dielétricos e fluidos refrigerantes em transformadores, capacitores e motores elétricos, devido aos altos valores de capacidade calorífica e temperatura de ebulição. No entanto, os PCBs possuem alta toxicidade. O 3,3’,4,4’-tetraclorobifenil é um PCB bastante comum.

Dados: C_{p, 298K}: água = 4,18 J.g^-1K^-1 ; 3,3’,4,4’-tetraclorobifenil = 311 J.mol^-1K^-1 . M (g.mol^-1 ): água = 18; 3,3’,4,4’- tetraclorobifenil = 292. T_{eb, 1atm} (°C): água = 100; 3,3’,4,4’-tetraclorobifenil = 380.

Considerando a mesma quantidade de matéria entre a água e o 3,3’,4,4’-tetraclorobifenil, a variação de temperatura (em ºC) no PCB ao receber a quantidade de calor que provoca uma variação de temperatura de 80 °C na água é de:

Na figura ao lado estão ilustrados gráficos da variação de energia no decorrer da reação para três sistemas independentes: (I), (II) e (III). A e B são espécies distintas em cada caso.

Acerca do exposto, considere as afirmativas a seguir:

1. No caso (I), o excesso de energia é transferido para a vizinhança.

2. A curva (II) corresponde a uma reação isoergônica.

3. A reação (II) necessita da maior energia de ativação dos três casos.

4. A reação (III) pode ocorrer a temperatura ambiente.

Assinale a alternativa correta.

O etilenoglicol é largamente utilizado como anticongelante automotivo. A temperatura de congelamento, isto é, a temperatura de equilíbrio entre a fase líquida e a sólida diminui na presença de um soluto em relação a um solvente puro.

Dado: K_f = 1,86 ºC.kg.mol^-1 .

Para que a temperatura do líquido seja diminuída em aproximadamente 7,5 ºC, a concentração molal de etileno glicol deverá ser de:

A estimativa da constante de Avogadro pode ser realizada através da eletrólise da água. Em um experimento que foi realizado por estudantes secundaristas para essa finalidade obteve-se 6,1x10²³ como valor para a constante. Na realização desse experimento, foram empregados fios de cobre de 2,5mm de diâmetro, duas seringas de injeção de 10,0mL, um pedaço de isopor para servir com suporte para as seringas, solução de hidróxido de sódio 10g/L, bateria de 6V e uma cuba de plástico. Através de um amperímetro, mediu-se a corrente que saiu da fonte cujo valor foi de 30mA. O experimento foi montado conforme a ilustração, Figura 1.

Considerando a pressão local igual a 663mmHg, R = 8,314 J/Kmol, a temperatura ambiente de 27ºC e o volume de Hidrogênio coletado de 5,5 mL, em quanto tempo, aproximadamente, ocorreu o experimento:

Experimento e figura extraída de: Mól, Gerson de Souza; Ferreira, Geraldo A. Luzes; da Silva, Roberto Ribeiro; Laranja, Hércules F. QNEsc e a Seção Experimentação no Ensino de Química. Revista Química Nova na Escola. São Paulo, v. 3, p. 32-33, 1996.

A corrosão eletroquímica é a de maior presença nos mais diversos ambientes, é para tal processo corrosivo que se prepara a superfície metálica de torres, com o objetivo de impedir a formação de pilhas ou células corrosivas. Os processos de corrosão, nesse caso, caracterizam-se por:

I. Acontecerem necessariamente sem a presença de água líquida.

II. Acontecerem em temperaturas abaixo do ponto de orvalho, sendo em maior parte na temperatura ambiente.

III. Acontecerem devido à formação de pilhas de corrosão ou células eletroquímicas.

Estão corretas as afirmativas.