Quimica Feltre - Vol 2-136-138

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Segunda: Freqüentemente ouvimos falar em energias postas em jogo em processos eletrônicos,
como, por exemplo, energia de ionização, que é a variação de entalpia (quantidade de calor absor-
vida) na retirada de um elétron da última camada eletrônica de um átomo no estado gasoso, a 25 °C
e 1 atm. É usual expressar a energia por mol de átomos, como, por exemplo:
Na0 (g) Na" (g) " e# ∆H % "501,6 kJ/mol
Al0 (g) Al" (g) " e# ∆H % "583,1 kJ/mol
Evidentemente, a retirada dos elétrons seguintes exigirá maior energia; no caso do alumínio, as
retiradas do segundo e do terceiro elétrons exigirão 1.826,6 kJ/mol e 2.758,8 kJ/mol, respectivamente.
Usamos, então, os nomes primeira, segunda ou terceira energia de ionização, conforme se considere
a retirada do primeiro, segundo ou terceiro elétron, e assim por diante.
Também é interessante observar que na tabela periódica as energias de ionização aumentam da
esquerda para a direita num dado período, e de baixo para cima numa dada coluna.
ATENÇÃO: Nunca cheire nem experimente substância
alguma utilizada nesta atividade.
Para evitar acidentes, os materiais marcados com
asterisco (*) devem ser MANUSEADOS EXCLUSIVA-
MENTE PELO PROFESSOR.
Nenhum dos reagentes deve entrar em contato com
a pele, a boca e os olhos, nem deve ser aproximado
do nariz.
Óculos de segurança, luvas e aventais protetores
são altamente recomendados.
Materiais
• 1 balança
• 3 tubos de ensaio
• 2 g de NaCl
• 2 g de NH4Cl*
• 2 g de CaCl2*
• 1 pisseta com água destilada
• 1 proveta de 10 mL
• 3 rolhas, para os tubos de ensaio, com furo para ter-
mômetro
• 1 caneta de retroprojetor ou fita adesiva ou etiqueta
• 1 suporte para tubos de ensaio
• 3 termômetros
Procedimento
• Anote em cada tubo de ensaio as fórmulas dos sais que
serão utilizados.
ATIVIDADES PRÁTICAS
• Coloque em cada um dos tubos o respectivo sal.
• Tampe os tubos com a rolha e leia a temperatura acu-
sada pelo termômetro para cada um deles, anotando
o resultado no caderno.
• Adicione 5 mL de água em cada um dos tubos e
anote novamente no caderno a temperatura acusa-
da pelo termômetro (a temperatura deverá ser re-
gistrada apenas quando parar de aumentar ou de
diminuir).
Perguntas
1) Qual dissolução liberou energia e qual absorveu
energia?
2) Qual dissolução é exotérmica e qual é endotérmica?
3) Escreva a equação termoquímica que representa o
processo de dissolução para cada um dos sais (utilize
apenas ∆H ( 0 ou ∆H ' 0 ou ∆H % 0).
4) Trace um esboço de diagrama de energia para cada
um dos processos de dissolução.
Compressas químicas instantâneas quentes e frias fa-
zem parte dos estojos de primeiros-socorros de alguns
atletas, ou até mesmo para aquecer pés e mãos no
inverno rigoroso de alguns países. Tente explicar como
essas compressas funcionam em termos de processos
exo e endotérmicos.
a) O que é entalpia padrão de formação de uma substância?
b) O que é entalpia de combustão de uma substância?
c) O que é entalpia de neutralização?
d) O que é energia de ligação?
REVISÃO Responda emseu caderno
Capitulo 03B-QF2-PNLEM 4/6/05, 16:02122
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123Capítulo 3 • TERMOQUÍMICA
45 (FMU/Fiam-Faam/Fisp-SP) Considerando o diagrama
abaixo, o que se pode afirmar em relação à entalpia de
formação do ClF gasoso?
Exercício resolvido
Resolução
A única novidade deste exercício em relação ao an-
terior é o aparecimento de um coeficiente na equa-
ção química (no caso, o coeficiente 2, no 2º mem-
bro da equação). Considerando que as entalpias de
formação são dadas para 1 mol do produto forma-
do, temos que multiplicar a do CO, nesse caso, por
2. Temos, então:
CO2 (g) " C (s) 2 CO (g) ∆H % ?
∆H % 2 Hf(CO) # (Hf(CO2) " Hf(C))
∆H % 2 " (#26) # (#94 " 0)
∆H % "42 kcal
No cálculo acima o calor de formação do C (s) é zero,
porque se trata de um elemento químico na forma da
substância simples mais estável e no estado padrão.
Cl (g) + F (g)
0
ClF (g) 13,3 kcal
47,3 kcal
H (kcal)
Cl2 (g) + F2 (g)
1
2
1
2
a) 47,3 kcal/mol d) #13,3 kcal/mol
b) #47 kcal/mol e) 60,6 kcal/mol
c) 13,3 kcal/mol
Exercício resolvido
46 (Fuvest-SP) Considere os dados da tabela abaixo, a
25 °C e 1 atm.
Amônia (gás) #46
Cloreto de hidrogênio (gás) #92
Cloreto de amônio (sólido) #314
Substância Entalpia de
formação (kJ/mol)
a) Calcule a variação de entalpia (em kJ/mol) quan-
do a base reage com o ácido para formar o cor-
respondente sal.
b) Essa reação de salificação é exotérmica ou
endotérmica? Por quê?
Resolução
Uma das maneiras de calcular a variação de entalpia
ou calor de uma reação é utilizando as entalpias
de formação de cada um dos reagentes e dos pro-
dutos da reação.
Neste problema, o item a pede a variação de entalpia
da reação:
NH3 (g) " HCl (g) NH4Cl (s) ∆H % ?
Ora, na página 116, vimos que ∆H % Hprod. # Hreag..
No presente caso, temos:
∆H % Hf(NH4Cl) # (Hf(NH3) " Hf(HCl))
∆H % #314 # (#46 # 92)
∆H % #176 kJ/mol
Temos então as respostas:
a) ∆H % #176 kJ/mol
b) Reação exotérmica, pois o ∆H é negativo.
47 (FEI-SP) Dadas as entalpias de formação CO (g) e
CO2 (g), calcule a entalpia da reação:
CO2 (g) " C (s) 2 CO (g)
à temperatura de 25 °C e pressão normal. Dados:
∆Hf(CO) % #26 kcal/mol; ∆Hf(CO2) % #94 kcal/mol
48 (Uerj) O alumínio é utilizado como redutor de óxidos, no
processo denominado aluminotermia, conforme mostra
a equação química:
8 Al (s) " 3 Mn3O4 (s) 4 Al2O3 (s) " 9 Mn (s)
Observe a tabela:
Segundo a equação acima, para a obtenção do Mn (s), a
variação de entalpia, na temperatura de 298 K, em kJ, é de:
a) #282,5 c) #3.053,1
b) #2.515,3 d) #10.827,1
49 (UFRRJ) A produção de álcool volta a ser apontada como
uma das soluções para os problemas da poluição
ambiental. Recentemente um acordo entre Brasil e Ale-
manha permitirá a fabricação de carros movidos a álcool.
Sabendo-se os valores das entalpias de formação a 25 °C:
• 94,1 kcal/mol para CO2 (g)
• 68,3 kcal/mol para H2O (l)
• 66,4 kcal/mol para C2H5OH
a) Escreva a reação que corresponde a essa combustão.
b) Calcule o calor envolvido na queima de 92 g de etanol.
50 (UEM-PR) Dadas as reações a seguir, a 25 °C e 1 atm:
I. S (s) " O2 (g) SO2(g)
∆H % #70,92 kcal/mol
II. S (l) " O2 (g) SO2(g)
∆H % #71,22 kcal/mol
III. S (g) " O2 (g) SO2(g)
∆H % # 82,20 kcal/mol
e considerando a entalpia padrão do S (s) e a do O2 (g)
iguais a zero e S % 32 g/mol, identifique o que for correto.
01) O calor de fusão do enxofre é igual a "0,30 kcal/g.
02) O calor de fusão do enxofre é igual a #11,28 kcal/g.
04) O calor de vaporização do enxofre é igual a
"11,28 kcal/g.
08) O calor de vaporização do enxofre é igual a
#11,58 kcal/g.
16) O calor de liquefação do enxofre é igual a
"0,30 kcal/g.
32) O calor de sublimação do enxofre é igual a
"11,28 kcal/g.
Entalpia de formação (∆Hf(298 K))
(kJ " mol#1)
Al2O3 (s) #1.667,8
Mn3O4 (s) #1.385,3
Substância
EXERCÍCIOS Registre as respostasem seu caderno
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Exercício resolvido
51 (PUC-Campinas-SP) Considere os dados da tabela ao lado.
Comparando-se os calores liberados, em kJ/kg, na combus-
tão do metano (principal constituinte do gás natural) e do
hidrogênio (considerado por muitos como o combustível
do futuro), conclui-se que o do:
a) metano é aproximadamente igual ao do hidrogênio.
b) hidrogênio é cerca de duas vezes e meia maior.
c) metano é cerca de cinco vezes maior.
d) metano é cerca de duas vezes e meia maior.
e) hidrogênio é cerca de cinco vezes maior.
Resolução
Na reação: CH4 " 2 O2 CO2 " 2 H2O ∆H % ?
temos: ∆H % #394 " 2 (#242) # (#74 " 0) ⇒ ∆H % #804 kJ/mol
Substância ∆H0f de formação (kJ/mol)
CH4 (g) #74
CO2 (g) #394
H2O (g) #242
Na reação: H2 "
1
2
O2 H2O ∆H % ?
temos: ∆H % #242 kJ/mol
Substância Entalpiade formação (kJ/mol)
Dióxido de carbono #394
Vapor de água #242
Metanol #320
Etanol #296
Portanto:
y
x
y
x
121.000
50.250
2,4% %⇒
Alternativa b.
52 (Mackenzie-SP) Levando-se em conta somente o aspecto
energético, o melhor combustível, dentre os álcoois menciona-
dos na tabela ao lado, apresenta entalpia de combustão igual a:
a) #1.198 kJ/mol
b) #1.218 kJ/mol
c) #1.810 kJ/mol
d) #956 kJ/mol
e) #932 kJ/mol
53 (Cesgranrio-RJ) Observe o gráfico ao lado. Qual é o valor da
entalpia de combustão de 1 mol de SO2 (g), em quilocalorias,
a uma temperatura de 25 °C e pressão de 1 atm?
a) #71
b) #23
c) "23
d) "71
e) "165
0
H (kcal)
S (s) + 32 O2 (g)
SO2 (g) +
1
2 O2 (g)
SO3 (g)
– 71
– 94
54 (UFSM-RS) Muitos carros utilizam o álcool etílico como combustível.
Sabendo que sua combustão total é representada pela equação química balanceada
C2H5OH (l) " 3 O2 (g) 2 CO2 (g) " 3 H2O ∆H % #327 kcal/mol
a quantidade de calor liberada na queima de 141 g de álcool etílico é, aproximadamente:
a) #327 kcal b) #460 kcal c) #1.000 kcal d) #10.000 kcal e) #46.000 kcal
55 (Vunesp) O metano (CH4), também conhecido como gás do lixo, ao sofrer combustão, apresenta entalpia padrão de
combustão (∆H0c) igual a #890 kJ/mol.
a) Escreva a reação de combustão do metano, indicando a entalpia padrão de combustão (∆H0c) da reação.
b) Sabendo que a massa molar do metano é 16 g/mol, calcule a massa desse gás que ao sofrer combustão apresenta
∆Hc % #222,6 kJ.
56 (UnB-DF) Atualmente, uma opção também considerada para o problema dos combustíveis é o uso de gás hidrogênio. Esse
gás apresenta diversas vantagens, entre as quais o fato de sua combustão não gerar substâncias poluentes. O calor latente
de vaporização, a 100 °C, do produto obtido na combustão do gás hidrogênio é igual a 539 cal/g. Considerando essas
informações, julgue os itens que se seguem.
" A quantidade de calor envolvida na vaporização de 1 mol do produto da combustão do H2 é superior a 9 kcal.
# Independentemente da quantidade de H2 (g) utilizada na queima, a variação de entalpia será a mesma.
$ Se as medidas forem realizadas nas mesmas condições de temperatura e presssão, o valor da variação de entalpia por mol de
produto obtido para a reação de combustão do H2 (g) será diferente do valor da entalpia padrão de formação desse produto.
1 mol de H2 % 2 g 242 kJ
1 kg de H2 % 1.000 g y
y % 121.000 kJ/kg
1 mol de CH4 % 16 g 804 kJ
1 kg de CH4 % 1.000 g x
x % 50.250 kJ/kg
Capitulo 03B-QF2-PNLEM 4/6/05, 16:02124