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Semana 17
Allan Rodrigues
(Gabriel Pereira)
(Renan Micha)
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Termoquími-ca
01. Resumo 02. Exercícios para aula 03. Exercícios para casa 04. Questão contexto 05. Gabarito06
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Exercícios de Lei de Hess e Energia
de Ligação
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EXERCÍCIOS PARA AULA
1.
O Benzeno (C6H6) reage com o oxigênio (O2) para produzir dióxido de carbono (CO2) como mostra a reação a seguir:C6H6(l) + 15/2O2(g) → 6CO2(g) + 3H2O(l) Dados:
6C(grafite) + 3H2(g) → C6H6(l) ΔH = +49 kJ 6C(grafite) + O2(g) → CO2(g) ΔH = -393,5 kJ H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l) ΔH = -286 kJ Calcule a entalpia de combustão desta reação.
Para determinar a entalpia de formação de algumas substâncias que não podem ser sintetizadas diretamente a partir dos seus elementos constituintes, utiliza-se, muitas vezes, o calor de combustão.
Dados:
H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l) ∆H = -290 kJ C(graf) + O2(g) → CO2(g) ∆H = - 390 kJ C8H8(g) + 10O2(g) → 8CO2(g) + 4H2O(l) ∆H = - 4400 kJ
A partir das reações de combustão do estireno (C8H8), do hidrogênio e do carbo-no nas condições padrão acima, conclui-se que a entalpia de formação do esti-reno (ΔH°f C8H8) é igual a a) 3.720 kJ/mol b) 120 kJ/mol c) 2200 kJ/mol d) 25.080 kJ/mol e) 28.680 kJ/mol
Com base no seguinte quadro de entalpias de ligação, assinale a alternativa que apresenta o valor da entalpia de formação da água gasosa.
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a) –243 kJ/mol b) –134 kJ/mol c) +243kJ/mol d) +258 kJ/mol e) +1532 kJ/molA Lei Periódica observada por Mendeleyev permitiu prever propriedades ma-croscópicas de elementos e de compostos desconhecidos. Mais tarde verificou--se que propriedades como comprimento e entalpia de ligações covalentes tam-bém são propriedades relacionadas com a periodicidade.
A seguir estão, parcialmente tabelados, os comprimentos e as energias de liga-ções das moléculas dos haletos de hidrogênio:
Com base nos valores tabelados estime as energias de ligação do H–F e do H–Br mostrados claramente como você percebeu.
Metano, o principal componente do gás natural, é um importante combustível industrial. A equação balanceada de sua combustão está representada na figura adiante.
Consideram-se, ainda, as seguintes energias de ligação, em kJmol-1:
E(C–H) = 416; E(C=O) = 805; E(O=O) = 498; E(O–H) = 464.
Utilizando-se os dados anteriores, pode-se estimar que a entalpia de combustão do metano, em kJ/mol, é: a) – 2660 b) – 806 c) – 122 d) 122 e) 806
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EXERCÍCIOS PARA CASA!
1.
Por "energia de ligação" entende-se a variação de entalpia (∆H) necessária para quebrar um mol de uma dada ligação. Este processo é sempre endotérmico (∆H > 0). Assim, no processo representado pela equação:
CH4(g) → C(g) + 4H(g); ∆H = 1663 kJ/mol
são quebrados 4 mols de ligações C–H, sendo a energia de ligação, portanto, 416 kJ/mol. Sabendo-se que no processo:
C2H6(g) → 2C(g) + 6H(g); ∆H = 2826 kJ/mol
são quebradas ligações C–C e C–H, qual o valor da energia de ligação C–C? Indique os cálculos com clareza.
Na tabela são dadas as energias de ligação (kJ/mol) a 25 °C para algumas liga-ções simples, para moléculas diatômicas entre H e os halogênios (X).
O cloreto de hidrogênio é um gás que, quando borbulhado em água, resulta numa solução de ácido clorídrico. Esse composto é um dos ácidos mais utiliza-dos nas indústrias e laboratórios químicos. A energia para formação de 2 mol de cloreto de hidrogênio, em kJ, a partir de seus elementos é igual a:
a) + 862. b) + 187. c) - 187. d) - 244. e) - 862.
O flúor (F2) e o hidrogênio (H2) são gases à temperatura ambiente e reagem explosivamente, produzindo o gás fluoreto de hidrogênio, liberando 537 kJ/mol de energia.
a) Escreva a equação balanceada para esta reação.
b) A energia da ligação F–F é igual a 158 kJ/mol e a da ligação H–H é 432 kJmol. A energia de ligação H–F é __________ kJ/mol.
c) A reação entre 0,1mol de F2 e 0,1 mol de H2 liberará _________ kJ.
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3.
Uma das grandes novidades em comunicação é a fibra óptica. Nesta, a luz é transmitida por grandes distâncias sem sofrer distorção ou grande atenuação. Para fabricar fibra óptica de quartzo, é necessário usar sílica de alta pureza, que é preparada industrialmente usando uma sequência de reações cujas equações (não balanceadas) estão representadas a seguir:I. SiO2(s) + C(s) → Si(s) + CO2(g) II. Si(s) + Cℓ2(g) → SiCℓ 4(g)
III. SiCℓ4(g) + O2(g) → SiO2(s) + Cl2(g)
a) Na obtenção de um tarugo de 300 g de sílica pura, qual a quantidade de ener-gia (em kJ) envolvida? Considere a condição padrão.
Dados de entalpia padrão de formação em kJ/mol: SiO2(s) = -910;
CO2(g) = -394; SiCℓ4(g) = -657.
Massas molares (em g/mol): C = 12, O = 16, Cℓ = 35,5, Si = 28
b) Com a sílica produzida (densidade = 2,2 g/cm3), foi feito um tarugo que, es-ticado, formou uma fibra de 0,06 mm de diâmetro. Calcule o comprimento da fibra esticada, em metros.
As reações, em fase gasosa, representadas pelas equações I, II e III, liberam, respectivamente, as quantidades de calor Q1, Q2 e Q3 (medidas em J), sendo Q3 > Q2 > Q1.
I. 2NH3 + 5/2O2 → 2NO + 3H2O ΔH1 = -Q1 II. 2NH3 + 7/2O2 → 2NO2 + 3H2O ΔH2 = -Q2 III. 2NH3 + 4O2 → N2O5 + 3H2O ΔH3 = - Q3 Assim sendo, a reação representada por IV. N2O5 → 2NO2 + ½O2, ΔH4, será a) exotérmica, com ΔH4 = Q3 – Q1. b) endotérmica, com ΔH4 = Q2 – Q1. c) exotérmica, com ΔH4 = Q2 – Q3. d) endotérmica, com ΔH4 = Q3 – Q2. e) exotérmica, com ΔH4 = Q1 – Q2.
Os propelentes de aerossol são normalmente clorofluorcarbonos (CFC), que, com o seu uso contínuo, podem reduzir a blindagem de ozônio na atmosfera. Na estratosfera, os CFCs e o O2 absorvem radiação de alta energia e produzem, respectivamente, átomos de cloro (que têm efeito catalítico para remover o ozô-nio) e átomos de oxigênio.
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6.
O2 + Cℓ → CℓO + [O] ΔH1 = +203,5 kJ O3 + Cℓ → CℓO + O2 ΔH2 = –95,5 kJO valor de ΔH, em kJ, para a reação de remoção de ozônio, representada pela equação O3 + [O] → 2O2, é igual a:
a) –299. b) –108. c) –12,5. d) +108. e) +299.
A reação entre alumínio e óxido de ferro III pulverizados é exotérmica e fornece, como produtos, ferro metálico e óxido de alumínio III sólidos.
a) Escreva a equação balanceada da reação, indicando os estados de agregação de reagentes e produtos.
b) Calcule a variação de entalpia deste processo químico a partir das entalpias de reação dadas a seguir:
2Fe(s) + 3/2O2(g) → Fe2O3(s) ΔH1 = –824,2 kJ/mol 2 Al(s) + 3/2O2(g) →Al2O3(s) ΔH2 = –1676 kJ/mol
QUESTÃO CONTEXTO!
Observe a reação de formação de H2O a partir dos seus elementos básicos cons-tituintes.
Descreva o que acontece com as ligações nos reagentes e nos produtos ao longo da reação. Indique o balanço energético de quebra e formação de ligações, pelo valor de ΔH, considerando os valores das energias de ligação expressos sobre as ligações na figura.
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GABARITO
01.
Exercícios para aula!
1. -3267,4kJ 2. b 3. a 4. Entalpia de ligação: H – F = 497 kJ / mol H – Br = 365 kJ / mol 5. b 6. E(C–C) = 330 kJ/mol.
02.
Exercícios para casa!
1. c
2. a) F2(g) + H2(g) → 2HF(g) ∆H = - 537 kJ/mol
b) 563,5 kJ/mol c) 53,7 kJ
3. a) ∆H = – 1970 kJ. Logo, são liberados 1970kJ
b) 5x104 m 4. D
5. A
6. 2Al(s) + Fe2O3(s) → 2Fe(s) + Al2O3(s) b) 2Al(s) + Fe2O3(s) → 2Fe(s) + Al2O3(s) ΔH = ΔH1 + ΔH2 = -851,8kJ
03.
Questão contexto
O que acontece: duas ligações H – H se quebram, uma ligação dupla O = O se rompe também. Quatro ligações O – H são formadas.
Assim, a energia absorvida pelo processo (quebra das ligações nos reagentes) será + 206kcal (te a quebra de duas ligações H-H) + 116kcal referen-tes a quebra da ligação O=O. Total de energia con-sumida = 322kcal
O total de energia liberada na reação será 4 x 110kcal (4 ligações O-H) = 440kcal
O balanço de energia (na forma de calor) do proces-so será +322kcal -440kcal = -118kcal
ΔH = -118kcal
Esse número significa que o processo libera calor para o ambiente onde acontece (exotérmico) e que a quantidade de energia consumida na quebra de liga-ções é menor do que a quantidade de energia libera-da ao formarem-se novas ligações.
