1) (UNICAMP) Grafita e diamante são formas alotrópicas do carbono, cujas equações de combustão são apresentadas a seguir:

C_(gr) + O_2(g) = CO_2(g); D H = - 393,5 kJ.mol^-1

C_(d) + O_2(g) = CO_2(g); D H = - 395,4 kJ.mol^-1

a) Calcule a variação de entalpia necessária para converter 1,0 mol de grafita em diamante.
b) Qual a variação de entalpia envolvida na queima de 120 g de grafita?

Resolução

a) Mantendo a primeira equação e invertendo a segunda, temos (Lei de Hess):

C_(gr) + O_2(g) = CO_2(g) D H₁ = - 393,5 kJ.mol^-1

CO_2(g) = C_(d) + O_2(g) D H₂ = 395,4 kJ.mol^-1

C_(gr) = C_{(d) D} H = ?

D H = D H₁ + D H₂ = 1,9 kJ.mol^-1

b) massa molar do C_(gr) = 12 g/mol

12 g C_(gr) ---------- - 393,5 kJ/mol

120 g C_(gr) ---------- x

x = - 3 935 kJ

A variação de entalpia na queima de 120 g de grafita é - 3 935 kJ
 

Exercícios propostos

1) (Fuvest) Considere os seguintes dados:

C_(gr) + 2 H_2(g) ® CH_4(g) D H = - 18 kcal/mol de CH₄
C_(g) + 2 H_2(g) ® CH_4(g) D H = - 190 kcal/mol de CH₄

Quantos kcal são necessários para vaporizar 120 g de carbono grafítico (Dados: massa atômica do carbono = 12)?

2) (Vunesp) A entalpia da reação (I) não pode ser medida diretamente em um calorímetro porque a reação de carbono com excesso de oxigênio produz uma mistura de monóxido de carbono e dióxido de carbono gasosos. As entalpias das reações (II) e (III), a 20 ° C e 1 atm, estão indicadas nas equações termoquímicas a seguir:

I. 2 C _(s) + O_{2 (g)} ® 2 CO _(g)
II. C _(s) + O_{2 (g)} ® CO_{2 (g)} D H = - 394 kJ.mol^-1
III. 2 CO _(g) + O_{2 (g)} ® 2 CO_{2 (g)} D H = - 283 kJ.mol^-1

a) Calcular a entalpia da reação (I) nas mesmas condições.
b) Considerando o calor envolvido, classificar as reações (I), (II) e (III).

3) (FGV) Em um conversor catalítico, usado em veículos automotores, em seu cano de escape, para redução da poluição atmosférica, ocorrem várias reações químicas, sendo que uma das mais importantes é: CO _(g) + ½ O_{2 (g)} ® CO_{2 (g)} Sabendo-se que as entalpias das reações citadas a seguir são:

C _(grafite) + ½ O_{2 (g)} ® CO _(g) D H₁ = - 26,4 kcal
C _(grafite) + O_{2 (g)} ® CO_{2 (g)} D H₂ = - 94,1 kcal

pode-se afirmar que a reação inicial é:

(a) exotérmica e absorve 67,7 kcal/mol.
(b) exotérmica e libera 120,5 kcal/mol.
(c) exotérmica e libera 67,7 kcal/mol.
(d) endotérmica e absorve 120,5 kcal/mol.
(e) endotérmica e absorve 67,7 kcal/mol.

4) (MACK) Dadas as equações termoquímicas, a 1 atm e 25 ° C, o calor da trimerização do acetileno, em kcal/mol, na formação de benzeno é:

I. 2 C₆H_{6 (l)} + 15 O_{2 (g)} ® 12 CO_{2 (g)} + 6 H₂O _(liq.) D H = - 800 kcal
II. 4 CO_{2 (g)} + 2 H₂O _(l) ® 2 C₂H_{2 (g)} + 5 O_{2 (g)} D H = + 310 kcal

a) - 65 kcal/mol
b) - 245 kcal/mol
c) - 490 kcal/mol
d) + 1 110 kcal/mol
e) - 130 kcal/mol

5) (UFMG) Calcule a energia liberada na queima metabólica de glicose:

C₆H₁₂O_{6 (aq)} + 6 O_{2 (g)} ® 6 CO_{2 (aq)} + 6 H₂O _(l)

use os valores das energias (em kJ/mol) das seguintes reações:

6 C _(s) + 6 H_{2 (g)} + 3 O_{2 (g)} ® C₆H₁₂O_{6 (aq)} D H = - 1 263
C _(s) + O_{2 (g)} ® CO_{2 (aq)} D H = - 413
H_{2 (g)} + ½ O_{2 (g)} ® H₂O _(l) D H = - 286

6) (FAAP) Calcule o calor de formação do Al₂Cl_6(s), sabendo que:

Al _(s) + 3 HCl _(aq) ® AlCl_{3 (aq)} + 3/2 H_{2 (g)} D H = - 127,0 cal
H_{2 (g)} + Cl_{2 (g)} ® 2 HCl _(g) D H = - 44,0 cal
HCl _(g) + aq ® HCl _(aq) D H = - 17,5 cal
Al₂Cl_{6 (s)} + aq ® 2 AlCl_{3 (aq)} D H = - 156,0 cal

7) (Fesp - PE) Considere as transformações abaixo:

S _(s) + O_{2 (g)} ® SO_{2 (g)} D H = - 70,96 kcal/mol
SO_{3 (g)} ® SO_{2 (g)} + ½ O_{2 (g)} D H = + 23,49 kcal/mol
H₂SO_{4 (l)} ® SO_{3 (g)} + H₂O _(l) D H = + 31,14 kcal/mol
H_{2 (g)} + ½ O_{2 (g)} ® H₂O _(l) D H = - 68,32 kcal/mol

O calor de formação do ácido sulfúrico líquido é aproximadamente:

a) - 193,9 kcal/mol.
b) - 19,39 kcal/mol.
c) + 193,9 kcal/mol.
d) + 19,39 kcal/mol.
e) - 1,939 kcal/mol.

8) (UFPR) Os propelentes de aerossol são normalmente clorofluorcarbonos (CFCs), como freon-11 (CFCl₃) e freon-12 (CF₂Cl₂). Tem sido sugerido que o uso continuado destes pode reduzir a blindagem de ozônio na estratosfera, com resultados catastróficos para os habitantes de nosso planeta.
Na estratosfera, os CFCs e o O₂ absorvem radiação de alta energia e produzem, respectivamente, átomos Cl (que têm efeito catalítico para remover ozônio) e átomos O.
Dadas as equações termoquímicas:

O₂ + Cl ® ClO + O D H = + 64 kcal
O₃ + Cl ® ClO + O₂ D H = - 30 kcal

calcular o valor do D H, em módulo e em quilocalorias, para a reação da remoção de ozônio, representada pela equação O₃ + O ® 2 O₂.

9) (PUC) Dos seguintes valores a 25 ° C:

Fe₂O_{3 (s)} + 3 C _(grafite) ® 2 Fe _(s) + 3 CO _(g) D Hº = 117,3 kcal
FeO _(s) + C _(grafite) ® Fe _(s) + CO _(g) D Hº = 37,3 kcal
C _(grafite) + O_{2 (g)} ® CO_{2 (g)} D Hº = - 94,05 kcal
CO _(g) + ½ O_{2 (g)} ® CO_{2 (g)} D Hº = - 67,63 kcal

podemos concluir que os valores de D Hº para as reações

Fe _(s) + ½ O_{2 (g)} ® FeO _(s) e
2 Fe _(s) + 3/2 O_{2 (g)} ® Fe₂O_{3 (s)}

valem, respectivamente:

a) 63,72 kcal e 196,56 kcal.
b) 67,63 kcal e 202,89 kcal.
c) - 196,56 kcal e - 63,72 kcal.
d) - 63,72 kcal e - 196,56 kcal.
e) - 37,3 kcal e - 117 kcal.

10) (MACK) Uma solução de cloreto de amônio pode ser preparada de acordo com as etapas:

NH_{3 (g)} + água ® NH_{3 (aq)}                 D H = - 8,3 kcal.mol^-1

HCl _(g) + água ® HCl _(aq)                    D H = - 17,3 kcal.mol^-1

NH_{3 (aq)} + HCl _(aq) ® NH₄Cl _(aq)     D H = - 16,2 kcal.mol^-1

Considerando os calores de reação, a 25 ºC e pressão normal, a formação do cloreto de amônio aquoso ocorre com:

(a) D H _total = 9,4 kcal.mol^-1 e absorção de calor.
(b) D H _total = 9,4 kcal.mol^-1 e liberação de calor.
(c) D H _total = - 41,8 kcal.mol^-1 e absorção de calor.
(d) D H _total = - 41,8 kcal.mol^-1 e liberação de calor.
(e) D H _total = - 22,5 kcal.mol^-1 e absorção de calor.  

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