Termoquímica: exercícios sobre entalpia

Oi, meus apaixonados por conhecimento!! Tudo beleza com vocês??

No último post nós trabalhamos algumas questões centrais sobre a entalpia, como a sua definição, os tipos de energia envolvidos no processo de troca de calor durante as reações químicas, o conceito de processo exotérmico e endotérmico baseando-se nesses novos conhecimentos e os diagramas de energia que mostram as diferenças nos valores de entalpia entre reagentes e produtos. Hoje vamos treinar um pouco alguns exercícios de vestibular sobre o tema pra vocês mandarem muito no assunto!!

QUESTÃO 1

(Vunesp-2005) Considere a equação a seguir:

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) ∆H = –572kJ

É correto afirmar que a reação é:

a) exotérmica, liberando 286kJ por mol de oxigênio consumido.

b) exotérmica, liberando 572kJ para dois mols de água produzida.

c) endotérmica, consumindo 572kJ para dois mols de água produzida.

d) endotérmica, liberando 572kJ para dois mols de oxigênio consumido.

e) endotérmica, consumindo 286kJ por mol de água produzida.

Resolução

No enunciado, temos que a variação de entalpia da reação é ∆H = – 572 KJ

Toda vez que tivermos um valor de variação de entalpia(∆H) negativo, ocorre liberação de energia durante a reação, pois 

∆H = H produtos – H reagentes

Se ∆H < 0,    H produtos -H reagentes < 0

   Então  H produtos < H reagentes

Como a entalpia dos produtos deve ser menor que a dos reagentes para que ∆H seja negativo, esta energia excedente (que pertencia aos reagentes) é liberada para o meio na forma de calor, então a reação descrita no enunciado é EXOTÉRMICA.

Agora temos que observar a equação da reação química dada no enunciado:

2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) ∆H = –572kJ

Ao interpretarmos a equação acima, podemos descrevê-la como: cada 2 mol de H2 reagem com 1 mol de O2 produzindo 2 mol de H2O. Para essas quantidades em mol temos um ∆H = –572kJ.

Então o valor de variação de entalpia dado na equação é válido para as quantidades em mol (quantidade de matéria) indicadas na equação e nesta equação temos a produção de 2 mol de H2O. Logo, temos:

a cada 2 mol de H2 consumidos, a reação libera 572 KJ

a cada 1 mol de O2 consumido, a reação libera 572 KJ

a cada 2 mol de H2O produzidos a reação libera 572 KJ.

Logo o item correto á a alternativa B.


Observação: para sabermos a energia liberada para outras quantidades (em mol) de reagentes consumidos ou produtos formados, é só fazermos uma regra de três, por exemplo:

2 mol de H2   liberam  572 KJ

1 mol de H2     libera          x

 

2 [mol] . x = 1 [mol] . 572 [KJ]

Então          x = 286 KJ


QUESTÃO 2

(Cesgranrio) Observe o gráfico.

 

 

 

 

 

 

 

 

O valor da entalpia de combustão de 1mol de SO2‚(g), em kcal, a 25°C e 1atm, é:

a) – 71.                   b) – 23.                 c) + 23.                   d) + 71.                     e) + 165.

Resolução

Primeiro de tudo: reação de combustão é aquela em que um combustível (etanol, gasolina, madeira, gás de cozinha, entre outros) reage com o gás oxigênio (comburente), levando à liberação de energia, ou seja, é a “queima” de um combustível. No caso a reação de combustão do SO2 pode ser representada pela seguinte equação química:

SO2 (g) + 1/2 O2 (g) → SO3 (g) + energia

A Entalpia de combustão é a variação de entalpia gerada  pela combustão de 1 mol de determinada substância (a 25°C e 1 atm de pressão).Vou explicar de um jeito mais fácil: se nós “queimarmos” 1 mol de SO2 à pressão atmosférica de 1 atm e à temperatura de 25°C, a energia liberada durante esse processo é medida na forma de variação de entalpia e esse valor será conhecido como entalpia de combustão.

Se nós analisarmos o gráfico acima, podemos ver a entalpia total para cada sistema considerando os componentes presentes neste, por exemplo, somando-se a entalpia dde 1 mol de SO2 com a entalpia de 1/2 mol de O2, o sistme tem uma entalpia total de -71 kcal.

Logo, se o gráfico nos dá a entalpia de reagentes (So2 e O2) e produto (SO3) envolvidos na reação de combustão do SO2, podemos calcular o ΔH de combustão do SO2:

Então a resposta correta é o ITEM B.

QUESTÃO 3

(Vunesp-2003) O peróxido de hidrogênio, H2O2, é um líquido incolor cujas soluções são alvejantes e anti-sépticas. Esta “água oxigenada” é preparada num processo cuja equação global é:

H2(g) + O2(g) →H2O2(l)

Dadas as equações das semi-reações:

H2O2 (l) → H2O(l) + 1/2O2 (g) ΔH = – 98,0 kJ/mol

2H2 (g) + O2 (g) → 2H2O(l) ΔH = – 572,0 kJ/mol

pergunta-se:

a) Qual o ΔH da reação do processo global?

b) Esta reação é exotérmica ou endotérmica? Justifique sua resposta.

Resolução

item a

O  interessante quando mexemos com entalpia é que como em uma mesma condição de temperatura e pressão a entalpia de determinada substância não varia, nós podemos somar as equações das semi reações de forma a “cancelar” as entalpias que se repetem (em uma com produto e em outra como reagente) e chegarmos à variação de entalpia desejada. Também podemos inverter as equações (converter produtos em reagentes e vice versa) sabendo que o valor de ΔH para a reação inversa será o mesmo só que com sinal contrário (como mostramos no exemplo da aula anterior).

Então para este exercício podemos “mexer” com as semi reações acima de forma a “cortar” (cancelar) as substâncias que não devem estar na reação global, lembrando sempre de modificar o sinal do ΔH da reação de acordo com a modificação realizada:

etapa 1 – observar a necessidade de se inverter ou não as semi reações:

2H2 (g) + O2 (g) → 2H2O(l) ΔH = – 572,0 kJ/mol (notem que o H2 e O2 devem aparecer como reagentes na                                                                                                              equação global, então mantemos a equação de semi reação                                                                                                            no sentido já fornecido pelo exercício)   

H2O(l) + 1/2O2 (g)→ H2O2 (l)  ΔH = + 98,0 kJ/mol  (como H2O2 deve aparecer como produto na reação global,                                                                                                           invertemos a semi reação assim como o sinal do ΔH)

etapa 2 – multiplicar ou dividir as semi reações pelos valores necessários de forma a cancelar as substâncias envolvidas que não aparecem na equação global (CUIDADO: o valor de ΔH também deve ser multiplicado ou dividido):

  2H2 (g) (÷2)  O2 (g)(÷2) → 2H2O(l)(÷2) ΔH = – 572,0 (÷2) kJ/mol (notem que na reação global temos 1 mol                                                                                                                                                 de H2 para 1/2 mol de O2 produzindo                                                                                                                                             1 mol de H2O2, então dividimos toda a                                                                                                                                            semi reação por 2, assim como seu ΔH)      

H2O(l) + 1/2O2 (g)→ H2O2 (l)  ΔH = + 98,0 kJ/mol  (ao dividir a semi reação acima por 2, já temos a quantidade                                                                                                            em mol necessária de cada participante para cancelar as                                                                                                              substâncias que não estão presente na equação global, logo                                                                                                               essa semi reação é mantida da maneira como está)

 

etapa 3 somar as semi reações:

item b

Como o valor de variação de entalpia global é negativo, a entalpia do produto deve ser menor que a dos reagentes, pois:

∆H = H produtos – H reagentes

Para ∆H < 0,    H produtos -H reagentes < 0

   ou seja: H produtos < H reagentes

Logo, a energia a mais presente no sistema contendo os reagentes é liberada para a vizinhança durante a reação em que se forma o produto SENDO, PORTANTO, EXOTÉRMICA.

QUESTÃO 4

(PUC-SP- 2006)

Dados: Entalpia de ligação: H—H = 435kJ/mol

N—H = 390kJ/mol

A reação de síntese da amônia, processo industrial de grande relevância para a indústria de fertilizantes e de explosivos, é representada pela equação:

N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)  ΔH = –90kJ

A partir dos dados fornecidos, determina-se que a entalpia de ligação contida na molécula de N2 (N-N) é igual a:

a) –645kJ/mol           b) 0kJ/mol                  c) 645kJ/mol                  d) 945kJ/mol            e) 1125kJ/mol

Resolução

A entalpia de ligação indica a energia na forma de calor envolvida durante o processo de quebra ou formação de uma determinada ligação química. Como já discutimos no último post (dá uma olhadinha lá pra entender com mais clareza), se:

-ocorrer quebra da ligação, é necessário FORNECER ENERGIA AO SISTEMA, , ou seja, há absorção de energia e a ENTALPIA POSSUI SINAL POSITIVO.

-ocorrer formação da ligação, o sistema torna-se mais estável e LIBERA ENERGIA e a ENTALPIA POSSUI SINAL NEGATIVO

Se somarmos as entalpias de ligação (no caso das quebras e formações de novas ligações) podemos calcular a a variação de entalpia de uma reação. No nosso caso temos:

N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)  ΔH = –90kJ

A variação de entalpia já foi dada junto à equação, então podemos chegar ao valor da entalpia de ligação do N2 da seguinte maneira:

Então a alternativa correta é o ITEM D.

Então por hoje é isso, tenho certeza que com esses exercícios e um pouco de dedicação (que vocês têm de sobra!!Nada de desanimar, heim!!) vocês vão tirar de letra qualquer exercício sobre entalpia, né? =P

Então beijinhos e até a próxima!!

Mari Negrini é bacharela e licenciada em Química pela USP. Curiosa desde pequena, sempre procurou entender como a natureza e o universo ao seu redor funcionam. Encontrou na Química uma maneira mais completa de enxergar o mundo, tornando-se totalmente apaixonada por esta ciência!! Acredita que todos podem se apaixonar também (pelo menos um pouquinho, vai). Venha ter essa oportunidade aqui no Educa Help!!
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Mariana Negrini

Mari Negrini é bacharela e licenciada em Química pela USP. Curiosa desde pequena, sempre procurou entender como a natureza e o universo ao seu redor funcionam. Encontrou na Química uma maneira mais completa de enxergar o mundo, tornando-se totalmente apaixonada por esta ciência!! Acredita que todos podem se apaixonar também (pelo menos um pouquinho, vai). Venha ter essa oportunidade aqui no Educa Help!!

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