Atividade de TERMOQUÍMICA E CINÉTICA

Em diversos países, o aproveitamento do lixo doméstico é quase 100%. Do lixo levado para as usinas de compostagem, após a reciclagem, obtém-se a biomassa que, por fermentação anaeróbica, produz biogás. Esse gás, além de ser usado no aquecimento de residências e como combustível em veículos e indústrias, é matéria prima importante para a produção das substâncias de fórmula H₃C-OH, H₃C-Cl, H₃C-NO₂ e H₂, além de outras.

01. CH_{4 (g)} + H₂O _(v) ® CO _(g) + 3 H_{2 (g)}

O gás hidrogênio pode ser obtido pela reação acima equacionada. Dadas as entalpias de formação em kJ/mol, CH₄ = – 75, H₂O = – 287 e CO = – 108. Qual a entalpia da reação a 25°C e 1 atm?

02. O H₂SO₄ é uma substância tão importante, devido ao seu extenso uso em processos industriais, que a quantidade de ácido sulfúrico produzido anualmente por um país é um dos indicadores de seu nível de desenvolvimento.

As reações que descrevem um dos processos de obtenção desse ácido e suas respectivas entalpias a 25°C são:

S_(s) + O_2(g)  ®  SO_2(g)

ΔH = – 297 kJ

SO_2(g) + 1/2 O_2(g)  ®  SO_3(g)

ΔH = – 99 kJ  

SO_3(g) + H₂O_(l)  ®  H₂SO_4(l)

ΔH = – x kJ

Sabendo-se também que

H_2(g) + 1/2 O_2(g)  ®  H₂O_(l)     ΔH= -286kJ

e que a entalpia de formação (ΔHf) do H₂SO₄ a 25°C é igual a -814 kJ/mol, calcule o valor de x.

03. Quantidades diferentes de entalpia são envolvidas na combustão do etanol, C₂H₅OH, e etileno, C₂H₄, como mostram as equações I e II:

I) C₂H₅OH_(l) + 3O_2(g) = 2CO_2(g) + 3H₂O_(l);

   ΔH = – 1368kJ/mol de etanol

II) C₂H_4(g) + 3O_2(g) = 2CO_2(g) + 2H₂O_(l);

    ΔH = – 1410kJ/mol de etileno

Sob condições adequadas, é possível obter etanol a partir da reação representada pela equação III:

III) C₂H_4(g) + H₂O_(l) = C₂H₅OH_(l)

a) Qual é a variação da entalpia envolvida por mol de C₂H₄ consumido na reação III?

b) Essa reação absorve ou libera calor?  Explique.

c) Sabendo-se que a entalpia de formação da H₂O_(l) é -286kJ/mol e que a do C₂H_4(g) é 52kJ/mol, calcule a entalpia de formação por mol de C₂H₅OH_(l).

04. 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

 CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

 Utilizando-se os dados anteriores, calcule a entalpia de combustão do metano, em kJmol^-1.

05. A variação de entalpia para a reação, dada pela equação:

4HCl_(g) + O_2(g) → 2H₂O_(g) + 2Cl_2(g) é:

Dados: (Energia de ligação em kcal/mol)

H – Cl  → 103,1

H – O  →  110,6

O = O  →   119,1

Cl – Cl  →   57,9

Qual a entalpia da reação?

06. O organismo humano utiliza a energia mediante um processo semelhante à combustão. O DH° de combustão de carboidrato típico, C₆H₁₂O₆, é -671kcal.mol^-1, e o DH° de combustão de um lipídio típico, C₄₅H₈₆O₆, é -6.656kcal.mol^-1, e

(     ) 1g desse carboidrato e 1g dessa gordura fornecem 12,9kcal.

(     ) a reação que representa a combustão desse lipídio típico e sua entalpia padrão de combustão são dadas por

2C₄₅H₈₆O_6(s)+127O_2(g)®90CO_2(g)+86H₂O_(l)  DH°=-6,656kcal.

(     ) a reação dessas substâncias com oxigênio, no interior das células, é um processo exotérmico.

(     ) a combustão desse carboidrato produz mais energia  que a combustão desse líquido, por mol de CO₂ produzido.

07. A combustão do butano (C₄H₁₀) correspondente à equação:

            C₄H₁₀ + (13/2)O₂ ® 4CO₂ + 5H₂O + Energia

Se a velocidade da reação for 0,05mols butano-minuto qual a massa de CO₂ produzida em 01 hora?

a) 880 g

b) 264 g

c) 8,8 g

d) 528 g

e) 132 g

08. A relação a seguir mostra a variação da concentração de uma substância A, em função do tempo em uma reação química:

aA + bB ↔ cC + dD

tempo / [A]

(min)  /  mol/L

0,0     /   11,0

2,0     /    7,0

4,0     /   4,3

6,0     /   3,0

8,0     /   2,0

10,0   /   1,0

12,0   /   0,5

14,0   /   0,3

16,0   /   0,2

18,0   /   0,2

Qual será o valor da velocidade média da reação de A correspondente ao intervalo entre 4 e14 minutos?