Questõesde CESMAC sobre Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess.

Devido à alta dureza e ao elevado valor agregado do carbono diamante (Cdiam), a conversão do carbono grafite (Cgraf) em carbono diamante é algo viável em termos comerciais, a partir da aplicação de alta temperatura e pressão. Desta forma, o cálculo da entalpia de reação para essa transformação pode ser realizado a partir das reações de formação do gás carbônico a partir do Cgraf e do Cdiam, expressas abaixo:

Cgraf + O2(g) → CO2(g) = -393,3 kJ

Cdiam + O2(g) → CO2(g) = -395,2 kJ

Cgraf → Cdiam = ?

A partir dos valores de entalpia de formação do CO2, qual é a entalpia de reação para a transformação do carbono grafite em carbono diamante?

Na medicina veterinária, o cloreto de amônio (NH4Cl) é utilizado como acidulante da urina com o objetivo de evitar infecções. Para a produção do NH4Cl, é empregada a reação do ácido clorídrico (HCl) com amônia (NH3), representada abaixo:

HCl(aq) + NH3(aq) → NH4Cl(s)           = ???

A partir dos valores das entalpias de formação do HCl (= -46 kJ.mol-1), NH3 (= -92 kJ.mol-1) e NH4Cl (= -314 kJ.mol-1), determine a variação de entalpia () da reação acima e se o processo é endotérmico ou exotérmico.

A maior parte da energia de nossos corpos provem de carboidratos e gorduras. Os carboidratos se decompõem em glicose, C6H12O6, no intestino. Transportada pelo sangue, a glicose chega às células, onde reage com o oxigênio numa sequência de reações que levam à produção final de gás CO2, água líquida e energia:


Calcule a entalpia padrão de combustão da glicose sabendo as entalpias padrão de formação:

∆Hf°(CO2,g) = −393,51 kJ∙mol−1

∆Hf°(H2O,l) = −285,83 kJ∙mol−1

A propulsão de um ônibus espacial ocorre através da reação do hidrogênio com oxigênio. Os tanques desses combustíveis são externos e separados, carregando 1,20 x 106 L de hidrogênio líquido a -253ºC e 0,55 x 106 L de oxigênio líquido a -183ºC. Nessas temperaturas, a densidade do hidrogênio é 34 mol.L-1 e a do oxigênio é 37 mol.L-1.

Levando-se em consideração a aplicação, e que todo o combustível é consumido, qual é a energia (J) liberada para propulsão do ônibus espacial?

A emissão de gases na atmosfera afeta diretamente o equilíbrio do ecossistema terrestre provocando o aquecimento global. Dentre os gases mais poluentes, se destacam o dióxido de carbono (CO2) e o metano (CH4). Sobre o metano, cerca de 70% do total emitido vem da criação de gado bovino e o gás tem potencial de geração de energia, como vem sendo realizado a partir da biomassa. Na queima de 5,0 g de metano são produzidos 278,2 kJ de calor. Portanto, qual é a quantidade de calor gerada na combustão de um mol de metano?

Dado: massa molecular do metano = 16 g.mol-1.

O etanol (CH3COOH) ou álcool etílico, pode ser obtido através do processamento e fermentação de diferentes fontes, como cana-de-açúcar, milho, beterraba e batata. A indústria sucroalcooleira brasileira utiliza a cana como principal matéria prima para o etanol. A equação da entalpia termoquímica de formação do etanol está representada abaixo.

2 C(graf) + 3 H2(g) + 1/2 O2(g) → C2H6O(l)

ΔHf = ?

Energeticamente, a entalpia padrão de formação do etanol pode ser determinada através de 3 diferentes equações de combustão. As equações estão representadas abaixo:

C(graf) + O2(g) → CO2(g)

ΔHf = -394 kJ mol-1

H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(l)

ΔHf = -286 kJ mol-1

C2H6O(l) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(l)

ΔHf = -1368 kJ mol-1

Baseado nos dados acima, qual o ΔHf do etanol, em kJ.mol-1?

No Brasil, líder mundial na reciclagem de latas de alumínio, cerca de 98% das latas produzidas são recicladas, devido ao alto valor agregado do alumínio e à economia energética ocasionada pela reciclagem. O alumínio é obtido através da eletrólise da bauxita (Al2O3.xH2O), misturado à criolita fundida (Na3AlF6). A reação química simplificada da extração do alumínio está representada abaixo.

Al2O3(s) + 3 C(s) → 2 Al(l) + 3 CO(g)

O processo de extração demanda um custo energético de aproximadamente 600 kJ para a obtenção de 54 g de alumínio, enquanto para a mesma massa através da reciclagem são utilizados 50 kJ de energia. Quanto é economizado de energia, para cada 108 kg do alumínio reciclado em relação ao material extraído da bauxita, em 106 kJ?

Dados: Massas atômica em g·mol-1 : Al = 27.

A equação termoquímica para a fermentação da glicose em álcool e dióxido de carbono é:

C6H12O6(s) → 2 C2H5OH(l) + 2 CO2(g) ∆H°= −74,0 kJ.mol−1

Calcule a quantidade de glicose, em gramas, a ser fermentada para produzir 300 kJ de calor.

Dados:

Massas molares em g.mol−1: H = 1; C = 12; O = 16.

A glicina, C2H5NO2, não é um aminoácido essencial na dieta humana, uma vez que é sintetizada pelo organismo. A glicina também atua como um neurotransmissor inibitório no sistema nervoso central, especialmente a nível da medula espinal, do tronco cerebral e da retina.

Sabendo que a reação de combustão da glicina é representada pela equação química:

4 C2H5NO2(s) + 9 O2(g) → 8 CO2(g) + 10 H2O(g) + 2 N2(g)

calcule o calor liberado na reação acima, a 298 K, a partir das entalpias-padrão de formação listadas na Tabela 1.

Tabela 1. Entalpias-padrão de formação, ∆Hf°, a 298 K.

Substância

C2H5NO2(s)

CO2(g)

H2O(l)

∆Hf°(kJ/mol)

−533,0

−394

−286

Se considerarmos que as reações de combustão são sempre exotérmicas, podemos dizer que: