IFPILICENCIATURA EM QUÍMICAPRINCÍPIOS DE QUÍMICA IIPROFESSOR: TADEU

1ª PARTE

1. Considerando que 100% do calor liberado na combustão de CH4 sejam utilizados para converter 100 kg de água a 10 0C em vapor a 100 0C, calcule o volume de metano consumido, medido nas CNTP, supondo que ele se comporte como um gás ideal.DADOS: Constante universal dos gases (R) = 0,082 atm. L / mol. K; Calor latente de vaporização da água = 2260 J / g; Calor específico da água = 4,2 J / g.0C; Calor de combustão do metano = - 890 kJ / molR: 6,6 x 103 L

2. O valor experimental para o calor liberado na queima de benzeno líquido a 250C, com formação de dióxido de carbono e água líquida, é 780 Kcal/mol. A combustão é feita em uma bomba calorimétrica a volume constante. Considerando comportamento ideal para os gases formados e R= 2 cal/mol. K, determine:a) O calor padrão de combustão do benzeno a 250C b) Se o calor calculado no item anterior é maior ou menor quando a água é formada no estado gasoso. Justifique sua resposta.R: a) -780,894 Kcal, b) Menor, pois parte do calor é absorvido na vaporização.

3. Calcular o trabalho realizado por 5 mols de um gás ideal durante a expansão de 5 atm, a 25oC, até 2 atm, a 50oC, contra uma pressão constante de 0,5 atm. Se, para o gás,

Cp= 5,0 cal mol-1 grau-1, calcular também Δ E, Δ H e Q para o processo. (Dado: R = 1,987 cal/mol. K).

R: W= 506,21 cal, Δ E= 375 cal, Δ H= 625 cal e Q= 881 cal

4. Uma amostra de 0,640g de naftaleno sólido (C10H8) foi queimada num calorímetro de volume constante, produzindo somente dióxido de carbono e água. Após a reação, verificou-se um acréscimo de 2,4°C na temperatura do calorímetro. Sabendo-se que a capacidade calorífica do calorímetro era de 2.570 cal/°C e considerando-se que a variação de pressão foi muito pequena, calcule a entalpia padrão de formação do naftaleno a 25oC. Dados: 1- Entalpia de formação do CO2(g): -94,1 kcal/mol2- Entalpia de formação da água (l): -68,3 kcal/molR: Δ H = +20,6Kcal/mol

5. Em uma experiência, foram misturados em um calorímetro 100 cm3 de ácido acético 0,500 N, com 100 cm3 de NaOH 0,5 N. A temperatura elevou-se de 25 para 27,55 oC. A capacidade calorífica efetiva do calorímetro é de 36 cal grau-1. O calor específico de

uma solução 0,250 N de acetato de sódio é 0,963 cal grau-1g-1 e sua densidade, 1,034

gcm-3. Calcular o calor de neutralização Δ H do ácido acético por mol.

R: Δ H= - 11990 cal

6. Sabe-se que a água possui temperatura de ebulição igual a 100 oC sob pressão de 1 atm. Qual a variação de energia interna e entalpia envolvida na ebulição de 2 mols de água sob pressão normal e t = 100 oC. Dados: Lvap= 538 cal/g; R= 2 cal/K.mol.

R: Δ H¿ + 19,4 Kcal e Δ U¿ + 17,9 Kcal

7. Um cilindro provido de um pistão móvel, que se desloca sem atrito, contém 3,2 g de gás hélio que ocupa um volume de 19,0 L sob pressão 1,2·105 N·m–2. Mantendo a pressão constante, a temperatura do gás é diminuída de 15 K e o volume ocupado pelo gás diminui para 18,2 L. Sabendo que a capacidade calorífica molar do gás hélio à pressão constante é igual a 20,8 J K–1 mol–1, calcule a variação da energia interna neste sistema.

R: Δ U = - 0,15kJ

8. Segundo um estudo da Agência do Meio Ambiente e Controle de Energia da França (Ademe, na sigla em francês), o balanço em termo de emissões de CO2 por biocombustíveis pode ser de duas a quatro vezes mais "catastrófico" do que com o uso dos combustíveis de origem fóssil, principalmente quando se destroem florestas para produzir óleo de palma, milho, trigo, etc. O mesmo estudo aponta o etanol brasileiro, obtido da cana-de-açúcar, como o mais eficiente em termos ambientais, já que gera 80% menos de gases do efeito estufa. Considerando que a queima de 115 g de etanol (MM= 46 g/mol), produz x mol de CO2 e, que essa quantidade de CO2 produzida foi tratada como gás ideal num recipiente com êmbolo móvel, determine o valor aproximado do trabalho (em kJ) realizado sobre o gás quando ocorre uma compressão de 2 . 105 Pa, a 27°C, para 5 . 105 Pa, a 127°C, contra uma pressão externa de 5 . 104 Pa. (Dado: R = 8,314 J/mol.K)R: W = -1,455 kJ

9. Foram introduzidos 10 mols de uma substância X no interior de um conjunto cilindro-pistão adiabático, sujeito a uma pressão constante de 1atm. X reage espontânea e irreversivelmente segundo a reação: X(s) → 2Y(g) DH = -200 calConsidere que a temperatura no início da reação é 300 K e que as capacidades caloríficas molares das substâncias X e Y são constantes e iguais a 5,0 cal.mol-1.K-1 e 1,0 cal.mol-1.K-1, respectivamente. O volume final do conjunto cilindro-pistão é: (Dado: R = 0,082 atm.L.mol-1.K-1). R: 656,0 L

10. Uma Usina Termoelétrica gera energia elétrica ou eletricidade através de energia liberada em forma de calor, normalmente gerada pela combustão de algum tipo de combustível, renovável ou não. Em uma instalação termoelétrica, um combustível fóssil (gás propano) é queimado conforme a reação não balanceada a seguir:C3H8 + O2 ¦CO2 + H2O + 530 Kcal/molO calor produzido aquece a água, que evapora e, com a expansão, movimenta as pás de uma turbina conectada a um gerador de eletricidade. A quantidade de água, inicialmente

a 20°C, em toneladas, que pode sofrer vaporização se todo o calor fornecido na queima de 1320 kg de propano for usado para esse fim, é: (Dado: o calor latente de vaporização da água é de 540 cal.g-1)a) 1,44b) 9,72c) 25,65d) 29,44e) 198,75R: C

11. Um recipiente aberto contendo inicialmente 30 g de um líquido puro a 278 K, mantido à pressão constante de 1,0 atm, é colocado sobre uma balança. A seguir, é imersa no líquido uma resistência elétrica de 3 Ω conectada, por meio de uma chave S, a uma fonte que fornece uma corrente elétrica constante de 2 A. No instante em que a chave S é fechada, dispara-se um cronômetro. Após 100 s, a temperatura do líquido mantém-se constante a 330 K e verifica-se que a massa do líquido começa a diminuir a uma velocidade constante de 0,015 g/s. Considere a massa molar do líquido igual a M. Assinale a opção que apresenta a variação de entalpia de vaporização (em J/mol) do líquido.a) 500 M b) 600 M c) 700 Md) 800 M e) 900 MR: D

12. Utilizando o enunciado da questão anterior, assinale a opção que apresenta o valor do trabalho em módulo (em kJ) realizado no processo de vaporização após 180 s de aquecimento na temperatura de 330 K.a) 4,4 / M b) 5,4 / M c) 6,4 / Md) 7,4 / M e) 8,4 / MR: D

13. Para a determinação do poder calorífico de uma amostra, devemos encher uma bomba calorimétrica de volume 4,0 x 10-4 m3 com oxigênio até atingirmos uma pressão manométrica de 2,0 x 106 Pa. Na preparação da bomba calorimétrica para a análise, utilizamos o oxigênio de um cilindro com volume de 0,01 m3, a uma pressão manométrica de 1,0 x 107 Pa. Admitindo que apenas 80% do conteúdo de oxigênio do cilindro seja efetivamente utilizado, e que devemos realizar 20 testes por semana, determine a duração, em semanas, do cilindro de oxigênio utilizado para encher a bomba calorimétrica, considerando que os gases tenham comportamento ideal.R: 5 semanas

14. Responda as questões abaixo sobre expansão livre:

a. Um gás real, geralmente, se resfria levemente, quando sofre uma expansão adiabática para dentro de um recipiente com vácuo. Forneça uma explicação a nível molecular.

b. Que conclusões você pode tirar sobre os sinais de Δ U, Q e W para uma expansão adiabática de um gás real?

c. Que conclusões você pode tirar sobre os sinais de Δ U, Q e W para uma expansão adiabática de um gás ideal?

d. A energia interna de um gás real aumenta em uma expansão livre isotérmica. Forneça uma explicação a nível microscópico.

15. Numa garrafa térmica, de capacidade calorífica desprezível, são misturados um volume V1 de uma solução aquosa 2 molar de ácido clorídrico com um volume V2 de uma solução aquosa 1 molar de hidróxido de sódio. Antes da mistura, as duas soluções estavam na mesma temperatura. Em qual das misturas a seguir haverá maior aumento de temperatura?a) V1 = 0,10L; V2 = 0,20Lb) V1 = 0,20L; V2 = 0,20Lc) V1 = 0,40L; V2 = 0,40Ld) V1 = 0,20L; V2 = 0,10Le) V1 = 0,40L; V2 = 0,20LR: A

16. Imaginemos que você queira aquecer o ar de sua casa mediante o metano. Admita que a área do piso da casa seja de 275 m2 e que o teto esteja a 2,50 m do piso. O ar no interior da casa tem capacidade calorífica molar de 29,1 J/mol. K. (O número de mol de ar na casa pode ser calculado admitindo-se que a massa molecular média do ar seja 28,9 g/mol e que a densidade do ar é da ordem de 1,22 g/L.) Que quantidade de metano é preciso queimar para aquecer o ar de 15 oC até 22oC? Dados: Calor de combustão do metano = -212,8 Kcal/mol; 1,0 cal = 4,18 JR: Aproximadamente 6,6 mol

17. Sabe-se que, a 27 ºC, o calor trocado na queima de etino gasoso com formação de CO2(g) e H2O(l) é 300 kcal/mol de C2H2(g), em volume constante. a) Qual o DH dessa reação na temperatura mencionada? b) Sabendo que o DH de vaporização da água é de 44 kcal/mol, determine o DU, a 27 ºC, do mesmo fenômeno do item anterior, mas com formação de H2O(g) em vez de H2O(l).R: a) DH = -300,9 Kcal/mol, b) DU = -256,6 Kcal/mol

EXPANSÃO LIVREExpansão livre é uma expansão contra o vácuo (contra uma pressão externa

nula). Como Pext. = 0, então W = Pext. ∆V, logo aplicando o primeiro princípio da termodinâmica teremos: ∆U = Q –W = Q-0 = Q.

Numa expansão livre isotérmica, um gás ideal tem W = 0 (porque Pext = 0) e ∆U = 0, pois T é constante, logo Q = 0. Conclui-se que as moléculas do gás ideal não recebem

nem perdem energia como calor ou trabalho para se separarem na expansão livre. A nível molecular, diz-se que a energia cinética média das moléculas do gás ideal permanece constante.

Num gás real as moléculas interagem entre si, logo na expansão livre isotérmica à medida que as moléculas se afastam tendem a ocorrer diminuição de energia cinética interna que é usada para vencer as atrações intermoleculares provocando assim o aumento da energia potencial interna. No entanto, para a temperatura permanecer constante o gás ganha uma quantidade de calor equivalente a energia cinética interna transformada em energia potencial interna. Como W = 0 (Pext. = 0), esse aumento de energia potencial interna corre apenas devido ao calor recebido (Q > 0) pelo gás para provocar o afastamento das moléculas em oposição às atrações intermoleculares, logo numa expansão livre isotérmica a energia interna do gás real aumenta (∆U = Q > 0), mas a temperatura permanece constante. Conclui-se que a energia interna de um gás real não depende apenas da temperatura, como a energia interna de um gás ideal. Portanto, numa temperatura constante, a energia interna do gás real aumenta com o aumento do volume (redução da pressão). Isso mostra que a energia interna do gás real varia em função da temperatura e do volume (ou da pressão).

Um gás ideal sofrendo expansão livre adiabática terá W = 0 e Q = 0, logo ∆U = 0. Desse modo, a energia interna permanece constante e a temperatura também.

Experimentalmente, sabe-se que um gás real em expansão livre se esfria levemente. Nessa transformação tem-se W = 0, Q = 0 e, portanto, ∆U = 0. A redução de temperatura se deve a diminuição da energia cinética média que foi usada para afastar as moléculas aumentando assim a energia potencial interna, ou seja, parte da energia cinética interna converte-se numa quantidade equivalente de energia potencial interna. Sendo assim, a energia interna permanece constante (∆U = 0)Quando um líquido sofre vaporização isotérmica contra o vácuo tem-se W = 0 (Pext. = 0), logo o calor recebido (Q > 0) provoca apenas a separação das moléculas do líquido formando o vapor, aumentando assim a energia potencial interna. No entanto, a energia cinética média permanece constante, pois a vaporização ocorre à temperatura constante. Neste caso, a energia interna aumenta (∆U = Q > 0) mostrando novamente que a energia interna de uma substância real (sólida, líquida ou gasosa) não depende apenas da temperatura como a energia interna de um gás ideal.

2ª PARTE

1. Uma amostra de 1,5 mol de Ar se expande isotermicamente, a 0oC, de 22,4 L até 44,8 L (a) reversivelmente, (b) contra uma pressão externa constante igual à pressão final do gás e (c) livremente (contra uma pressão externa nula). Em cada caso determine o trabalho realizado pelo gás.Dado: ln2 = 0,693R:a) 2,36kJ, b) 1,68kJ, c) zero

2. Uma mistura de metano e etileno foi queimada em um recipiente, com volume constante de 3,0 litros, em presença de excesso de oxigênio, saturado em vapor de água,

de forma a que fosse obtida a combustão completa e para garantir que a água formada ficasse no estado líquido. A combustão foi realizada a 25°C, liberando 242,7 kcal, registrando-se uma redução na pressão de 16,3 atm. Determine o número de mols de metano e etileno presentes na mistura inicial.DADOS: Entalpias de Formação (DH°f): H2O(líquida) = -68,3 kcal/mol; CO2(gasoso) = -94,1 kcal/mol; CH4 (gasoso) = -17,9 kcal/mol; C2H4(gasoso) = + 12,5 kcal/molR: 0,76 mol de metano e 0,24 mol de etileno

3. O consumo de água quente de uma casa é de 0,489 m3 por dia. A água está disponível a 10,0ºC e deve ser aquecida até 60,0ºC pela queima de gás propano. Admitindo que não haja perda de calor para o ambiente e que a combustão seja completa, calcule o volume (em m3) necessário deste gás, medido a 25,0ºC e 1,00 atm, para atender à demanda diária.Dados: Calores de formação a 298 K a partir de seus elementos:C3H8(g) = –25,0 kcal/molH2O(g) = –58,0 kcal/molCO2(g) = –94,0 kcal/molR: V = 1,22 m3

4. Um reator de volume constante continha, inicialmente, 361 g de uma mistura gasosa constituída por um alcano e um éter, ambos de massa molecular 58 u, a 398 K e 1,47 atm. Neste reator, injetou-se uma quantidade de oxigênio correspondente ao dobro do mínimo necessário para realizar a combustão completa. Após a reação de combustão, a mistura final foi resfriada até a temperatura inicial, atingindo uma pressão de 20,32 atm. Supondo combustão completa, calcule:a) A composição molar da mistura original; R: 4,33 mol de C4H10 e 1,9 mol de C3H6Ob) A porcentagem em massa de alcano na mistura inicial. R: 69,6% de C4H10 e 30,4% de C3H6OFórmula de um éter cíclico ou insaturado: CnH2nO

5. Uma mistura de propano e ar atmosférico (80% de N2 e 20%de O2) nas condições ambiente, entra em combustão em um reservatório adiabático, consumindo totalmente o hidrocarboneto. O processo ocorre à pressão constante e todas as substâncias existentes após a reação permanecem no estado gasoso. O trabalho de expansão durante o processo é desprezível. Antes da combustão, a pressão parcial do hidrocarboneto era de 1/30 atm, enquanto a do ar era de 29/30 atm. Sabendo que:

(298 k): CO2(g) = – 94 kcal/mol; H2O(g) = – 60 kcal/mol; C3H8(g) = –18 kcal/molHT – H298 K (kcal/mol)

T(K) CO2(g) H2O(g) N2(g) O2(g)

1500 16 12 9,0 102000 22 17 13,5 14

Qual a temperatura final do sistema? Interpole linearmente, caso necessário, com base nas temperaturas dadas na tabela.a) 1832 Kb) 2157 Kc) 2459 Kd) 2748 K

e) 3026 KR: B

6. Nas combustões completas de x gramas de acetileno e de y gramas de benzeno são liberadas, respectivamente, Q1 kcal e Q2 kcal. Determine o calor liberado, em kcal, na formação de z gramas de benzeno a partir do acetileno.

R:

7. A termodinâmica estuda principalmente as mudanças de energia e o fluxo de energia entre sistema e vizinhança. A seguir são feitas algumas afirmações relacionadas com a termodinâmica.I) Através da primeira lei da termodinâmica, podemos afirmar se uma dada transformação é ou não espontânea.II) Em qualquer expansão de um gás ideal existe realização de trabalho.III) As transformações exotérmicas são sempre espontâneas.IV) As transformações espontâneas ocorrem com aumento de entropia total.V) A energia de Gibbs é utilizada para avaliar a espontaneidade de uma transformação, mantendo apenas a temperatura constante.Baseado na análise das afirmações acima, pode-se afirmar que estão corretas:a) Todas.b) Apenas I, II e III.c) Apenas II, III e V.d) Apenas a afirmação IV.e) Apenas II e IV.R:D

8. Considere duas reações químicas, mantidas à temperatura e pressão ambientes, descritas pelas equações abaixo:

Assinale a opção que apresenta a afirmação ERRADA sobre estas reações.a) As reações I e II são exotérmicas.b) Na reação I, o valor, em módulo, da variação de entalpia é menor que o da variação de energia interna.c) O valor, em módulo, da variação de energia interna da reação I é menor que o da reação II.d) O valor, em módulo, da variação de entalpia da reação I é menor que o da reação II.e) A capacidade calorífica do produto da reação I é menor que a do produto da reação II.R: B

9. Uma fábrica, que produz cal extinta [Ca(OH)2], necessita reduzir o custo da produção para se manter no mercado com preço competitivo para seu produto. A direção da

fábrica solicitou ao departamento técnico o estudo da viabilidade de reduzir a temperatura do forno de calcinação de carbonato de cálcio, dos atuais 1500 K, para 800 K. Considerando apenas o aspecto termodinâmico, pergunta-se: o departamento técnico pode aceitar a nova temperatura de calcinação? Em caso, afirmativo, o departamento técnico pode fornecer outra temperatura de operação que proporcione maior economia? Em caso negativo, qual é a temperatura mais econômica para se operar o forno de calcinação?Dados:

DS° (J mol-1. K-1) DH° (kJ mol-1)

CaCO3

(s)92,9 - 1206.9

CaO (s) 39,8 - 635,1CO2 (g) 213,6 - 393,5

Observação: desconsidere a variação das propriedades com a temperatura.R: Não, pois para o processo ser espontâneo, a temperatura deve ser maior que 1110,9K

10. Determine a massa de água que, com variação de temperatura de 30 ºC fornece energia equivalente ao calor de formação de um mol de sulfeto de carbono?Dados:DHcombustão do CS2 = -265 Kcal/molDHformação do SO3 = -71 Kcal/molDHformação do CO2 = -96 Kcal/molCalor específico da água = 1,0 cal/g.oCR: 900g

11. Considere as supostas variações de entropia (DS) nos processos abaixo:I) cristalização do sal comum (DS > 0)II) sublimação da naftalina (naftaleno) (DS > 0)III) mistura de água e álcool (DS < 0)IV) ferro (s) ¦ferro (l) (DS > 0)V) ar normal ¦ar comprimido (DS < 0)As variações de entropia indicadas nos processos que estão corretas são:a) I, III e IV. b) III, IV e V.c) II, III e V. d) I, II e IV.e) II, IV e V.R: E

12. Amostras de massas iguais de duas substâncias, I e II, foram submetidas independentemente a um processo de aquecimento em atmosfera inerte e a pressão constante. O gráfico abaixo mostra a variação da temperatura em função do calor trocado entre cada uma das amostras e a vizinhança.

Dados:DHf e DHv representam as variações de entalpia de fusão e de vaporização, respectivamente, e cp é o calor específico. Assinale a opção ERRADA em relação à comparação das grandezas termodinâmicas.

a) DHf (I) < DHf (II)b) DHv (I) < DHv (II)c) cp,I(s) < cp,II(s)d) cp,II(g) < cp,I(g)e) cp,II(l) < cp,I(l)R: B

13. Metanol pode ser sintetizado diretamente a partir de monóxido de carbono e hidrogênio. Sabendo-se que os calores de combustão do monóxido de carbono e do metanol a 25°C, são respectivamente, -283,12 kJ/mol e –726,97 kJ/mol, calcule o calor de reação na formação de 2,0 g de metanol a 25°C, pela reação de hidrogenação direta do monóxido de carbono.DADOS: Massas atômicas: H = 1,0 u; C = 12,0 u e O = 16,0 u; calores de formação a 25°C: (∆H°f) CO2 = -393,70 kJ/mol e (∆H°f) H2O = -281,79 kJ/molR: DH = -7, 483 kJ

14. De acordo com as teorias atuais de evolução biológica, os aminoácidos e os ácidos nucléicos complexos foram produzidos a partir de reações que ocorriam aleatoriamente, que envolviam compostos que, imagina-se, estavam presentes nos primórdios da atmosfera da Terra. Essas moléculas mais e mais complexas, tais como DNA e RNA. Esse processo é consistente com a segunda lei da termodinâmica? Discuta.

15. Quantidades bem diferentes de combustível fóssil (gás natural, petróleo e carvão) são queimadas para produzir gasolina e etanol, considerando todos os passos da extração ou cultivo à entrega final. Os números são médias obtidas a partir de seis estudos realizados por pesquisadores do California Institute of Technology. (WALD, 2007, p. 48).

No momento em que a questão da energia aparece no cenário mundial como fundamental para a própria sobrevivência humana, a alternativa de fontes de energia renováveis desponta como solução promissora. Nessa perspectiva, a obtenção de etanol a partir de biomassa vem motivando análises em que se incluem como parâmetros de avaliação, o custo energético na produção, a emissão de poluentes e a disponibilidade de biomassa. A análise da ilustração que compara o custo energético relacionado à obtenção de energia a partir de três fontes distintas permite afirmar:(01) O custo energético mais alto para a produção do etanol a partir do milho em relação àquele obtido da celulose pode ser explicado pelo maior rendimento em ATP, na glicólise, a partir da celulose.(02) As diferentes propriedades físicas e químicas do amido e da celulose emergem da organização molecular específica desses polímeros de glicose.(04) A aplicação da lei da conservação da energia às equações químicas, não balanceadas, C2H6O(l) + O2(g) ¦CO2(g) + H2O(l) + 1,4.103kJ/mol e C8H18(l) + O2(g) ¦CO2(g) + H2O(l) + 5,7.103kJ/mol revela que a energia liberada na queima de um mol de gasolina, representada por C8H18, é aproximadamente igual à da combustão de 184,0g de etanol.

(08) A celulose reage com ácidos carboxílicos — em presença de catalisador, dentre outras condições — produzindo ésteres.(16) A produção de um megajoule de etanol de milho consome 330kJ de energia derivada de combustíveis fósseis.(32) A obtenção de 21 bilhões de joules proveniente da combustão de etanol de milho, produzido utilizando-se somente carvão mineral — cujo calor de combustão é 1,6.107J/kg — demandaria a queima de, aproximadamente, uma tonelada desse carvão.R: F, V, V, V, F, V

16. Uma mistura gasosa de massa total 132,0g é formada por igual número de mols de etano (C2H6) e butano (C4H10). A combustão total dos gases constituintes dessa mistura libera para o ambiente. Dados: Os calores de combustão dos gases etano e butano são, respectivamente, - 1.428kJ/mol e -2.658kJ/mol ma(C) =12u, ma(H) = 1ua) 4.897kJ.b) 8.172kJ. c) 4.086kJ.d) 3.372kJ. e) 6.129kJ.R: E

17. Utilizando ciclos de Born-Haber e os dados termoquímicos a seguir, a 25 ºC, verifique qual das duas reações é mais favorável termodinamicamente:Cs(s) + 1/2 F2(g) → CsF(s)

Cs(s) + F2(g) → CsF2(s)

Entalpia de sublimação do césio = 76 kJ mol–1

Primeira energia de ionização do césio = 376 kJ mol–1

Segunda energia de ionização do césio = 2.422 kJ mol–1

Afinidade eletrônica do átomo de flúor = –339 kJ mol–1

Energia de dissociação da ligação F2 = 158 kJ mol–1

Energia reticular do CsF(s) = –720 kJ mol–1

Energia reticular do CsF2(s) = –2.250 kJ mol–1

18. Sejam dadas as entalpias de combustão de dois compostos A e B com a mesma fórmula molecular (C2H4O2), sendo um deles ácido acético e o outro metanoato de metila.

a) A energia liberada na formação dos produtos dos dois isômeros é igual.b) A energia absorvida na quebra das ligações do ácido acético é 3124kJ.

c) A energia liberada na quebra das ligações do metanoato de metila é 3078 kJ.d) Como a quebra das ligações do ácido acético absorve mais energia, o seu calor de

combustão é menor.e) O composto A corresponde ao ácido acético e o composto B, ao metanoato de

metila.R: V, V, F, V, F

19. A entalpia de fusão de uma determinada substância é 200 kJ/kg, e seu ponto de fusão normal é 27 °C. Após a solidificação de 3 kg do material, pode-se afirmar que a entropia desse sistema:a) diminuiu 2 kJ/K. b) diminuiu 600 kJ/K.c) não variou. d) aumentou 2 kJ/K.e) aumentou 600 kJ/K.R: A

20. Considere a energia liberada em:I. Combustão completa (estequiométrica) do octano e emII. Célula de combustível de hidrogênio e oxigênio.Assinale a opção que apresenta a razão CORRETA entre a quantidade de energia liberada por átomo de hidrogênio na combustão do octano e na célula de combustível.Dados: Energias de ligação, em kJ mol–1:C — C 347 H — H 436C — H 413 H — O 464C = O 803 O = O 498a) 0,280 b) 1,18 c) 2,35 d) 10,5 e) 21,0R: C

21. A termodinâmica estuda principalmente as mudanças de energia e o fluxo de energia entre sistema e vizinhança. A seguir são feitas algumas afirmações relacionadas com a termodinâmica.I) Através da primeira lei da termodinâmica, podemos afirmar se uma dada transformação é ou não espontânea.II) Em qualquer expansão de um gás ideal existe realização de trabalho.III) As transformações exotérmicas são sempre espontâneas.IV) As transformações espontâneas ocorrem com aumento de entropia total.

V) A energia de Gibbs é utilizada para avaliar a espontaneidade de uma transformação, mantendo apenas a temperatura constante.Baseado na análise das afirmações acima, pode-se afirmar que estão corretas:a) Todas.b) Apenas I, II e III.c) Apenas II, III e V.d) Apenas a afirmação IV.e) Apenas II e IV.R:D

22. Uma amostra de 25g de cobre a 363K foi colocada em 100g de água a 293K. O cobre e a água atingiram rapidamente a mesma temperatura, sendo que calor foi transferido do cobre para a água. Calcule a temperatura final da água, sabendo que a capacidade térmica molar do cobre e da água são, respectivamente, iguais a 24,5J/mol.K e 75,2J/mol. K.R: 295K

23. A transformação isovolumétrica de um gás triatômico hipotético A3 em outro diatômico A2 envolve a liberação de 54 kJ/mol de A3. A capacidade calorífica molar a volume constante do gás A2 é de 30 J/mol.K. Após a transformação isocórica de todo A3

em A2, determine o aumento percentual de pressão em um recipiente isolado contendo o gás A3 a 27 ºC. Considere que a capacidade calorífica molar a volume constante do gás A2 não varia com a temperatura e que os gases se comportam idealmente.R: O aumento percentual de pressão foi de 650%.

24. En una bomba de combustión dispuesta dentro de un calorímetro se quemaron 0,4630 g de tolueno (C7H8) en presencia de oxígeno a alta presión. La temperatura del sistema se incrementó desde 20,07 hasta 21,94 ºC. Si el equivalente en agua del calorímetro es de 10,49 kJ ºC–1, calcula el calor de combustión del tolueno a volumen constante y a presión constante.R: DcU (tolueno) = qV = –3899 kJ mol–1; DcH (tolueno) = qP = –3904 kJ mol–1

25. A hidrazina (H2N-NH2) tem sido utilizada como combustível em alguns motores de foguete. A reação de combustão que ocorre pode ser representada, simplificadamente, pela seguinte equação: H2N - NH2(g) + O2(g) ¦N2(g) + 2 H2O(g)A variação de entalpia dessa reação pode ser estimada a partir dos dados de entalpia das ligações químicas envolvidas. Para isso, considera-se uma absorção de energia quando a ligação é rompida, e uma liberação de energia quando a ligação é formada. A tabela abaixo apresenta dados de entalpia por mol de ligações rompidas.

a) Calcule a variação de entalpia para a reação de combustão de um mol de hidrazina.b) Calcule a entalpia de formação da hidrazina sabendo-se que a entalpia de formação da água no estado gasoso é de - 242 kJ mol-1.R: a) - 585 kJ/mol b) + 101 kJ/mol

26. Um sistema constituído, inicialmente, por gelo a 253 K foi gradualmente aquecido até 400 K sob pressão constante de 1,0 atm. Durante o aquecimento, o gelo fundiu a 273 K e, posteriormente, a água entrou em ebulição a 373 K. Considere que a água gasosa, a 1,0 atm, seja um gás ideal cuja capacidade calorífica molar a pressão constante (Cp) não varia no intervalo de temperaturas entre 373 K e 400 K. Com referência à situação hipotética descrita acima, julgue cada item abaixo em verdadeiro (V) ou falso(F):A diferença entre a variação de entalpia e a variação de energia interna do sistema é maior durante a fusão do gelo do que durante a ebulição da água.I) A 1,0 atm, a fusão do gelo não ocorre espontaneamente em temperaturas inferiores a 273 K, porque o processo levaria a uma diminuição da entropia do sistema.II) Na temperatura de fusão do gelo, com pressão e temperatura constantes, é válida a igualdade: DHf = Tf.DSf, em que DHf representa a variação de entalpia para a fusão do gelo; Tf, a temperatura de fusão do gelo; e DSf , a variação de entropia para a fusão do gelo.III) A variação de entropia (DS) correspondente ao aquecimento de n mols de água gasosa de 373 K a 400 K, à pressão constante de 1,0 atm, pode ser corretamente calculada por meio da seguinte expressão:

27. As entalpias padrão de formação do cicloexano (ℓ) e do benzeno (ℓ) a 25°C são -156 kJ/mol e +49 kJ/mol, respectivamente. A entalpia padrão de hidrogenação do cicloexeno(ℓ) a 25°C é -119kJ/mol. Use esses dados para calcular a energia de ressonância do benzeno.R: -152kJ/mol

28. Usando os dados abaixo (todos os valores são em kcal/mol a 25oC), calcule as energias de ligação: C-C e C-HDados:

DHocombustão (etano) = - 371

DHocombustão (propano) = - 530

DHo [C(graf.) ¦ C(g)] = +172Energia de ligação (H-H) = +104DHo

f H2O(ℓ) = -68DHo

f CO2(g) = -94R: C-C (E.L = 82 kcal) e C-H(E.L = 99 kcal)

29. Um atleta faz 20 respirações por minuto numa temperatura de 27oC. O ar inalado de cada respiração é 200 mL e contém 20% de O2, em volume, e o ar exalado apresenta 10% de O2, em volume. Assumindo que todo oxigênio consumido foi usado para converter glicose em CO2(g) e H2O(l), quanto de glicose deve ser queimada no corpo durante uma hora e qual a quantidade de calor produzida nesse período?Dados: DH combustão da glicose = -2822,5kJ/mol, H = 1,0 u, C = 12u e O = 16uR: 28,98 g e 454,4kJ

30. Discuta as diferenças entre energia de Gibbs e energia de Helmholtz.