capitulo 8 termoquimica.pdf

7/23/2019 capitulo 8 Termoquimica.pdf

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1 Curso Eduardo Chaves-www.eduardochaves.com

CAPTULO 8 - TERMOQUMICA

PROF.: Aleksey Peixoto

1- Conceito: a parte da Qumica que estuda as trocas de calor entre o sistema e meioambiente durante uma reao qumica.

2- Reao Endotrmica: aquela que ocorre com absoro de calor.

Ex.: 1/2N2(g) + 1/2O2(g) + 21,6 kcal NO(g)

3- Reao Exotrmica: aquela que ocorre com liberao de calor.

Ex.: CO(g) + 1/2O2(g)CO2(g) + 67,6kcal

4- Entalpia: o contedo energtico armazenado por cada substncia. Sua variao ocalor posto em jogo numa transformao em que o sistema constitudo no estadofinal pelos produtos e no inicial pelos reagentes, ambos nas mesmas condies detemperatura e presso. Para a equao genrica, teremos:

A + B C + D

H = (entalpia dos produtos) - (entalpia dos reagentes)

H = (HC+ HD) - (HA +HB)

H = (Hp - Hr)

OBSERVAO:* A variao de entalpia (H) medido nas condies padres:

Presso: 1atm = 760mmHg

Temperatura: 25C

* Toda substncia simples, no estado padro tem sua entalpia(H) igual azero.* A substncia em sua forma alotrpica mais estvel tem sua entalpia(H) igual azero.


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5- Variao do sinal de H:

Para A + B C + D + calor:

Reao Exotrmica liberao de calor entalpia do sistema estadiminuindo Hp < Hr H < 0 H (-)

EX.: CO(g) + 1/2O2(g)CO2(g) H = - 67,6kcal

Para A + B + calor C + D :

Reao Endotrmica absoro de calor entalpia do sistema estaaumentando Hp > Hr H > 0 H (+)

Ex.: 1/2N2(g) + 1/2O2(g) NO(g) H = + 21,6 kcal

Para as mudanas de estado fsico:

EstadoSlido EstadoLquidoEstadoGasoso

H>0

H0

H0

H


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H = 310,6 Kcal/mol

6- Grficos:

Reao Exotrmica diminuio da entalpia com conseqente liberao decalor

Reao Endotrmica aumento da entalpia ocasionado pela absoro decalor

7- Energia de ligao

a energia envolvida para romper ou formar 1 mol de ligaes entre dois tomos e umsistema gasoso, a 25C e 1 atm.A energia de ligao pode ser determinada experimentalmente. Na tabela tabela abaixoesto relacionadas as energias de algumas ligaes.


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LigaoEnergia de ligao kcal/mol

H H 104,2

Cl Cl 57,8

H Cl 103,0

O = O 118,3

Br Br 46,1

H Br 87,5

C C 83,1

C H 99,5

C Cl 78,5

O rompimento de ligaes um processo que consome energia , ou seja, um processoendodrmico. A formao de ligaes, ao contrrio, um processo que libera energia,processo exotrmico.

Para se determinar o de uma reao a partir dos valores devemos considerar: que todas as ligaes dos reagentes so rompidas e determinar a quantidade de energia

consumida nesse processo; que as ligaes existentes nos produtos foram todas formadas a partir de tomos

isolados e determinar a quantidade de energia liberada nesse processo. O ser correspondente soma algbrica das energias envolvidas (positiva para

reagentes e negativa para produtos) nos dois processos, o de ruptura e o de formao deligaes. importante salientar que este mtodo fornece valores aproximados de .Ele muito til na previso da ordem de grandeza da variao de entalpia de umareao.

8- Lei de Hess: a variao da entalpia ( quantidade de calor liberada ou absorvida) numareao qumica, s depende dos estados final e inicial.

Em 1849, o qumico Germain Henri Hess, efetuando inmeras medidas doscalores de reao, verificou que:


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O calor liberado ou absorvido numa reao qumica depende apenas dosestados intermedirios pelos quais a reao passa. a soma das entalpias dasEtapas.

Esta a lei da atividade dos calores de reao ou lei de Hess.

De acordo com essa lei possvel calcular a variao de entalpia de uma reaoatravs da soma algbrica de equaes qumicas que possuam H conhecidos. Porexemplo, a partir das equaes:

possvel determinar a variao de entalpia da reao de formao do metano, CH4,reao essa que no permite medidas calorimtricas precisas de seu calor de reaopor ser lenta e apresentar reaes secundrias.

A soma algbrica das reaes dadas deve, portanto, resultar na reao de formaodo metano, cujo queremos determinar:

referncias I II III

No entanto, para obtermos essa equao devemos efetuar as seguintes operaes:

Deixar a reao I como est, pois j temos 1 mol de C no reagente;

Multiplicar a reao II por 2, para que o nmero de mols de H 2(g) seja igual a 2,conseqentemente o H tambm ser multiplicado por 2;

Inverter a reao III, para que CH4(g) passe para o segundo membro da equao. Emvista disso, o H tambm ter seu sinal invertido, isto , se a reao exotrmica,invertendo-se o seu sentido, passar a ser endotrmica e vice-versa;somar algebricamente as equaes e os .

Assim temos:


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ATENO!

No confunda CALOR com TEMPERATURA.Calor a energia em trnsito que flui de um sistema a outro.

Temperatura a medida da energia cintica mdia das partculas de umcorpo ou sistema.Questes

1. Unifor-CE Considere as seguintes transformaes:I. Degelo de um freezer .II. Sublimao da naftalina.III. Formao de uma nuvem de chuva a partir do vapor d gua do ar.IV. Combusto do lcool comum.Dessas transformaes, so exotrmicas somente:

a)I e II b)II e III c)III e IV d)I,II e IV e)II,III e IV

2. F.M. Tringulo Mineiro-MG O metano (CH4 ),conhecido como gsnatural, pode ser substitudo pelos combustveis gasolina e/ou lcool(etanol).Dadas as entalpias padro de formao das seguintes substncias:

Calores de formao CO2(g) H2O(g) CH4(g)(KJ/mol;a 25 C,1 atm) 393,5 241,8 74,8

O calor, em KJ, envolvido na combusto completa de 0,5 mol de metano,ocorre com:a) liberao de 802,3;b) absoro de 802,3;c) absoro de 475,9;d) liberao de 401,1;e) liberao de 951,9.


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3. (PISM 03) O metano um dos produtos finais da decomposioanaerbica das plantas. Calcule o H do processo de formao do metano,

a partir da seguinte reao:

a) 77 kJ c) + 77KJ e) 210KJb) 996 kJ d) + 210KJ

c) +77 kJ

4. U.F. Santa Maria-RS Muitos carros utilizam o lcool etlico comocombustvel. Sabendo que sua combusto total representada pelaequao qumica balanceada:C2H5OH(l) + 3 O2(g) 2 CO 2(g) + 3 H2O, H = 327 kcal/mol,a quantidade de calor liberada na queima de 141 g de lcool etlico ,aproximadamente:a) 327 kcal d) 10.000 kcalb) 460 kcal e) 46.000 kcal

c) 1.000 kcal

5. UEMS As reaes de hidrlise de alquenos so muito usadas na indstriapara a obteno de lcoois. Por exemplo, sob condies adequadas, possvel obter etanol a partir da reao representada pela seguinteequao: C2H4(g) + H2O(1) C2H5OH H = 42 kj/mol, sabendo que aentalpia de formao da H2O(1) = 286 kj/mol e que do C2H4(g) = + 52 kj/mol,a entalpia de formao por mol do C2H5OH(1) ser:a) + 276 kj/mol d) + 42 kj/molb) 42 kj/mol e) 276 kj/mol

c) + 286 kj/mol

6. U.F. Juiz de Fora-MG Considerando a reao qumica:NaCl + 3/2 02(g) NaClO3(s)Dados:Entalpias padro (kJ/mol): NaClO3(s) = 365

NaCl(s) = 411Assinale a opo incorreta.


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a) a entalpia da reao = 46 kJ/mol.b) se considerarmos a reao de decomposio do clorato de sdio, estaocorre com liberao de energia.

c) a energia liberada na sntese do NaClO3 deve ocorrer sob a forma deenergia eltrica.d) a reao de sntese do clorato de sdio endotrmica.

7. FUVEST-SP Com base nos dados da tabela, pode-se estimar que o Hda reao representada por H2 (g) + Cl2 (g) 2HCl(g), dado em kJ por mol deHCl (g), igual a:

a) 92,5 b) 185 c) 247 d) +185 e) +92,58. PUC-PR Determine o valor do H para a reao de combusto do etanol,conhecendo as entalpias de formao em kJ/mol:C2H5OH(I) + O2(g) a) 1.234, 3 kJ d) 1.560,0 kJb) +1.234,3 kJ e) +1.366,2 kJc) 1.366,2 kJ

Dados: CO2(g) = 393,3 kJ/molH2O(I) = 285,8 kJ/molC2H6O(I) = 277,8 kJ/mol

9. UFRN Considere as seguintes equaes termoqumicas hipotticas:A + B C H = 20,5 KcalD + B C H = 25,5 KcalA variao de entalpia da transformao de A em D ser:a) 5,0 Kcal c) + 46,0 Kcalb) + 5,0 Kcal d) 46,0 Kcal

10. UFRN Nas salinas, observa-se a vaporizao da gua como uma etapado processo de obteno do sal. As reaes de formao da gua lquida eda gua gasosa, a 25C e 1,0 atm de presso, so representadas por:H2(g) + 1/2 O2(g) H2O(l) H0 = 285,8 kJ/molH2(g) + 1/2 O2(g) H2O(g) H0 = 241,8 kJ/molNessas condies de temperatura e presso, a variao de entalpia, para atransformao de 1,0 mol de gua lquida em 1,0 mol de gua gasosa, :


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a) 44,0 kJ c) 527,6 kJb) + 44,0 kJ d) + 527,6 kJ

11. UFRS O carbeto de tungstnio, WC, uma substncia muito dura e, poresta razo, utilizada na fabricao de vrios tipos de ferramentas. Avariao de entalpia da reao de formao do carbeto de tungstnio a partirdos elementos Cgrafite e W(s) difcil de ser medida diretamente, pois a reaoocorre a 1.400C. No entanto, pode-se medir com facilidade os calores decombusto dos elementos Cgrafite, W(s) e do carbeto de tungstnio,WC(s):2W(s) + 3O2(g) 2WO3(s) H = 1.680,6 kJCgrafite + O2(g) CO2(g) H = 393,5 kJ2WC(s)+5O2(g)2CO2(g)+2WO3(s) H = 2.391,6 kJ

Pode-se, ento, calcular o valor da entalpia da reao abaixo e concluir se amesma endotrmica ou exotrmica:W(s) + Cgrafite WC(s) H = ?A qual alternativa correspondem o valor de H e o tipo de reao?

12. PUC-PR Dadas as equaes termoqumicas:C(s) + O2(g) CO2(g) H = 94,0 kcal2H2(g) + O2(g) 2H2O(1) H = 136,8 kcalCH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(1)H = 219,9 kcal ,determine o calor deformao do metano.a) +17,9 kcal d) +177,10 kcalb) 17,9 kcal e) 177,10 kcalc) 10,9 kcal

13. FEI-SP De acordo com a lei de Hess, a quantidade de calor liberada ouabsorvida em uma reao qumica depende:a) dos produtos intermedirios formados


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b) das mudanas de estado ocorridas em cada fase da reaoc) das variaes de temperatura ocorridas em cada fase da reaod) das variaes de presso ocorridas em cada fase da reao

e) apenas do estado inicial e final da reao

14. UFRS Os valores de energia de ligao entre alguns tomos sofornecidos no quadro abaixo.

Considerando a reao representada porCH4(g) + 2 O2(g) CO 2(g) + 2 H2O(v), o valor aproximado de H em kJ de:a) 820 d) +360b) 360 e) + 820c) + l06

15. PUC Minas 2007- O sulfeto de carbono (CS2) um lquido incolor,muito voltil, txico e inflamvel, empregado como solvente em laboratrios.Conhecendo-se as seguintes equaes de formao a 25C e 1 atm:

C grafite O2 g CO2 g H1 =394,0 kJ mol1

Srmbico

O2 g SO 2 g H2 =297,0 kJ mol

1

CS2 l 3 O2g CO2 g 2 SO2 g H3 =1072,0 kJ mol

1

O valor da variao de entalpia (H) para a reao de formao do sulfetode carbono lquido , em kJ mol1, igual a:a) 84,0b) 381,0c) + 84,0d) + 381,0

16. PUC Minas 2007- A queima do gs de cozinha (propano) ocorre deacordo com a seguinte equao:

3 8 g 2 g 2 g 2 l = . mo

Considerando-se essa equao, INCORRETO afirmar que:a) a reao da queima do propano exotrmica.


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b) a entalpia dos reagentes maior que a entalpia dos produtos.c) a queima de 1 mol do gs propano produz 1,8 x 1024 molculas de gs

carbnico.

d) a variao de entalpia, neste caso, indica que a quantidade de calorabsorvida de 2200kJ/mol.

17. PUC Minas 2004- Considere as equaes termoqumicasapresentadas a seguir.I. CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(g) + 900 kJII. C2H4(g) + 3 O2(g) 2 CO2(g) + 2 H2O(l)H = -1410 kJIII. HgO(s) + 90 KJ Hg(l) + O2(g)IV. C6H12O6(s) + 6 O2(g) 6 CO2(g) + 6 H2O(l)H = -2813,0 kJV. C(s) C(g)H = + 684 kJ

Tendo em vista essas transformaes, assinale a afirmativa INCORRETA.a) As equaes I, II e IV representam as reaes exotrmicas.b) A reao IV requer uma quantidade trs vezes maior de oxignio, pormolcula reagente, em comparao a reao II.c) Na reao V, o C(g) tem um contedo energtico maior que o C(s).d) As equaes III e V representam as reaes endotrmicas.

18. PUC Minas 2004- Considere a reao de formao das variedadesalotrpicas do fsforo, representadas no grfico abaixo.

Assinale a afirmativa INCORRETA:

a) As duas reaes de formao do PCl5(g) so exotrmicas.b) A variao de energia (H) para a reao

)g(5PCl

)g(225

)vermelho( ClP +

)g(225

)branco( ClP +)kJ(H 2,4+

0

4,95


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P(vermelho) + 5/2 Cl2(g) PCl5(g) igual a - 95,4 kJ/mol.c) A transformao de fsforo branco em fsforo vermelho um processo

endotrmico.

d) A variao de energia (H) para a reao P( branco) + 5/2 Cl2(g) PCl5(g) igual a -99,6 kJ/mol.

19. PUC Minas 2005 - O benzeno (C6H6) utilizado na indstria qumica um lquido incolor cujos vapores, se inalados, causam tontura, dores decabea e at mesmo inconscincia.Inalao em pequenas quantidades, por longos perodos, causa sriosproblemas sanguneos. Sejam dadas as equaes termoqumicas e asrespectivas entalpias de combusto a 25C:C( grafite )+ O2( g ) CO2( g )H1= - 394,0 kJ / mol

C6 H6 ( l ) + 15/2 O2( g ) 6 CO2( g )+ 3 H2O( l )H2 = - 3268,0 kJ / molH2( g ) + 1/2 O2( g ) H2O( l )H3 = - 286,0 kJ / molUtilizando essas equaes, o valor da entalpia-padro de formao a 25Cdo benzeno, em kJ/mol, :a) + 46,0b) 904,0c) + 904,0d) 46,020. PUC Minas 2005- O nitrato de amnio (NH4NO3) um explosivo fortee perigoso, explodindo com relativa facilidade com uma elevao de

temperatura, de acordo com a equao a seguir:2 NH4NO3(s) 2 N2(g) + O2(g) + 4 H2O(l)Conhecendo-se as entalpias-padro de formao, a 25C e 1 atm:Hf NH4NO3(s) = 365,5 kJHf H2O(l) = 285,8 kJa variao de entalpia (Ho) na decomposio do nitrato de amnio, em kJ/mol, de acordo com a reao, igual a:a) 206,1b) 412,2c) 566,4d) 1871,821. UFMG - O gs natural (metano) um combustvel utilizado, em usinastermeltricas, na gerao de eletricidade, a partir da energia trmicaliberada na combusto CH4 (g) + 2 O2 (g ) CO2 (g) + 2 H2O (g)H = 800kJ/mol. Em Ibirit, regio metropolitana de Belo Horizonte, est em fase deinstalao uma termeltrica que dever ter, aproximadamente, umaproduo de 2,4 x 109 kJ/hora de energia eltrica.


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Considere que a energia trmica liberada na combusto do metano completamente convertida em energia eltrica.Nesse caso, a massa de CO2 lanada na atmosfera ser,

aproximadamente, igual aA) 3 toneladas/hora.B) 18 toneladas/hora.C) 48 toneladas/hora.D) 132 toneladas/hora.Gabarito:

1- a2- d3- a4- c

5- e6- c7- a8- c9- c10-b11-c

12-c13-e14-a15-c

16-d17-b18-a19-a20-b21-a

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