11. TERMOQUÍMICA

Prof.a M.a Nayara Lais Boschen

Universidade Estadual do Centro-Oeste -

UNICENTRO

PROCESSOS ENDOTÉRMICOS E EXOTÉRMICOS

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• Queima da vela

• Transformação que libera energia.

• Exotérmica.

PROCESSOS ENDOTÉRMICOS E EXOTÉRMICOS

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• Cozimento de alimentos

• Transformação que absorve energia.

• Endotérmica.

ENTALPIA (H)

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• Nas reações químicas ocorre tanto a ruptura como a formação de

ligações interatômicas, ou seja, de ligações químicas.

• Considerar a energia absorvida na ruptura das ligações dos

reagentes e a energia liberada na formação das ligações dos

produtos.

• O saldo energético indica se o processo absorve ou libera energia.

• Entalpia (ΔH): energia liberada ou absorvida numa reação quando

reagentes e produtos são comparados sob mesma pressão.

MEDIDAS DA QUANTIDADE DE CALOR

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• A quantidade de calor é diretamente proporcional à massa da

substância (m), que está sendo aquecida, e à diferença de

temperatura (Δt).

• Maior massa da substância e a variação de temperatura, maior será a

quantidade de calor necessária.

• q é proporcional a m;

• q é proporcional a Δt;

• q é proporcional a m . Δt

𝑞 = (𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒) × 𝑚 × ∆𝑡

MEDIDAS DA QUANTIDADE DE CALOR

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• Calor específico (c): quantidade de energia necessária para elevar 1

ºC a temperatura de 1,0 g dessa substância.

𝑞 = 𝑚 × 𝑐 × ∆𝑡

Substância Calor específico (J g-1 ºC-1)

Água 4,18

Ferro 0,46

Alumínio 0,92

Glicerina 2,42

MEDIDAS DA QUANTIDADE DE CALOR

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• Joule (J) e quilojoule (kJ)

• Caloria (cal) e quilocaloria (kcal)

• Uma caloria corresponde à quantidade de energia que, fornecida a 1,0 g de

água, eleva sua temperatura em 1,0 ºC.

• 1 cal corresponde a 4,18 J.

ENTALPIA E VARIAÇÃO DE ENTALPIA

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• Ebulição da água

• A energia fornecida reduz as interações intermoleculares presentes no líquido,

originando gás, que tem maior entalpia (H).

• Há variação de entalpia (ΔH) no processo de transformação do estado líquido para

o gasoso.

• Chamada de entalpia de vaporização.

• A temperatura se mantém constante, pois a energia que seria utilizada para

aumentar a temperatura é usada no rompimento das ligações intermoleculares.

𝐻2𝑂(𝑙) + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 → 𝐻2𝑂(𝑔)

ENTALPIA PADRÃO E EQUAÇÕES QUÍMICAS

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∆𝐻°= 𝐻𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠,1 𝑎𝑡𝑚 𝑜𝑢 1 𝑚𝑜𝑙/𝐿 − 𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠,1 𝑎𝑡𝑚 𝑜𝑢 1𝑚𝑜𝑙/𝐿

25 ºC, 1 atm para gases ou 1mol/L em soluções.

• Entalpia de formação (ΔHf)

• Corresponde à variação de entalpia no processo de formação de uma

substância composta de seus elementos constituintes, considerando-se que

todas as espécies estão em sua forma mais estável.

EQUAÇÕES TERMOQUÍMICAS

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• São representações das reações que consideram as entalpias envolvidasem determinada condição de temperatura e pressão;

• O ΔH é sempre explicitado em termos de energia envolvida porquantidade de matéria (mol) de determinada reagente ou produto.

• Ex.:

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

∆𝐻 = −1,38. 103 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙−1 𝑑𝑒 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 𝑜𝑢∆𝐻 = −690 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙−1𝑑𝑒 𝑑𝑖ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑜

ENTALPIA DE REAÇÃO E ENTALPIA DE FORMAÇÃO

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• Exemplo

EXERCÍCIO

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• Verificar se a reação é endotérmica ou exotérmica, considerando

os dados de ΔHf° da tabela a seguir.

𝑁𝐻3(𝑔) +𝐻𝐶𝑙(𝑔) → 𝑁𝐻4𝐶𝑙(𝑠)

Substância ΔHºf (kJ mol-1)

NH3(g) -46,2

HCl(g) -92,3

NH4Cl(s) -315,5

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(UDESC 2010) - Dados os calores de reação nas condições padrões

para as reações químicas abaixo:

Pode-se afirmar que a entalpia padrão do acetileno, em kcal/mol, é:

A) –310,6 B) –222,5 C) –54,3 D) 54,3 E) 222,5

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(UFG GO/2014) - A variação de entalpia (ΔH) é uma grandezarelacionada à variação de energia que depende apenas dos estadosinicial e final de uma reação.Analise as seguintes equações químicas:

I) C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(l) ΔHº = –2.220 kJ

II) C(grafite) + O2(g) → CO2(g) ΔHº = –394 kJ

III) H2(g) + ½ O2(g) → H2O(l) ΔHº = –286 kJ

Ante o exposto, determine a equação global de formação do gáspropano e calcule o valor da variação de entalpia do processo.

Resposta = -106 kJ

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(UNICAMP SP/2014) - Explosão e incêndio se combinaram no terminal marítimo de São

Francisco do Sul, em Santa Catarina, espalhando muita fumaça pela cidade e pela região. O

incidente ocorreu com uma carga de fertilizante em que se estima tenham sido

decompostas 10 mil toneladas de nitrato de amônio. A fumaça branca que foi eliminada

durante 4 dias era de composição complexa, mas apresentava principalmente os produtos

da decomposição térmica do nitrato de amônio: monóxido de dinitrogênio e água. Em

abril de 2013, um acidente semelhante ocorreu em West, Estados Unidos da América,

envolvendo a mesma substância. Infelizmente, naquele caso, houve uma explosão,

ocasionando a morte de muitas pessoas.

a) Com base nessas informações, escreva a equação química da decomposição térmica

que ocorreu com o nitrato de amônio.

b) Dado que os valores das energias padrão de formação em kJ mol–1 das substâncias

envolvidas são nitrato de amônio (-366), monóxido de dinitrogênio (82) e água (-242), o

processo de decomposição ocorrido no incidente é endotérmico ou exotérmico?

Justifique sua resposta considerando a decomposição em condições padrão.

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(UNICENTRO 2016) Considere os dados a seguir a 25 ºC e 1 atm.

Com base nessas informações e nos conhecimentos sobre termoquímica,

assinale a alternativa que apresenta, a entalpia da reação

C(s) + CO2(g) → 2 CO(g)

a) – 120 kcal b) -70 kcal c) 44 kcal d) 45 kcal

e) 108 kcal

Substância Entalpia de formação (kcal mol-1)

CO2 -95,0

CO -25,0

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(UNICENTRO 2015-1) O cloreto de alumínio anidro é um sal e foi a primeira substância

utilizada como antitranspirante. Entretanto, passou a causar irritações na pele e mancha

nos tecidos. Por isso, vem sendo substituído pelos sais hidratados de cloreto de alumínio,

chamados de cloridratos de alumínio, que não apresentam esses inconvenientes.

A reação para a formação do cloreto de alumínio anidro é dada a partir das informações a

seguir.

2Aℓ(s)+ 3Cℓ2(g) → 2AℓCℓ3(s)

Dados:

2Aℓ(s)+ 6HCℓ(aq) → 2AℓCℓ3(aq)+ 3H2(g) ∆H = −1049,0 kJ

HCℓ(g) → HCℓ(aq) ∆H = −74,8 kJ

H2(g) + Cℓ2(g) → 2HCℓ(g) ∆H = −185,0 kJ

AℓCℓ3(s) →AℓCℓ3(aq) ∆H = −323,0 kJ

Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a entalpia dessa reação.

a) ∆H = −1631,8 kJ b) ∆H = −1406,8 kJ c) ∆H =−466,2 kJ

d) ∆H = +1406,8 kJ e) ∆H = +1631,8 kJ

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(UEPG-2019) Os valores de variação de Entalpia de Formação no EstadoPadrão (ΔfH°) para algumas moléculas são mostrados na tabela abaixo.

Levando esses valores em consideração e analisando a seguinte reaçãoquímica, assinale o que for correto.

C2H4(g) + HCℓ(g) → C2H5Cℓ(g)

01) A reação é Endotérmica.

02) O valor da Variação de Entalpia da Reação no Estado Padrão (ΔrH°) é, aproximadamente, -68,9 kJ mol-1.

04) A reação é Exotérmica.

08) O valor da Variação de Entalpia da Reação no Estado Padrão (ΔrH°) é, aproximadamente,+74,6 kJ mol-1.

16) O valor da Variação de Entalpia da Reação no Estado Padrão (ΔrH°) pode ser calculado pormeio da Lei de Hess.

Composto ΔfH° / kJ mol-1

C2H4(g) 52,2

HCl(g) -92,3

C2H5Cl(g) -109

LEI DE HESS

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• Quando não é possível fazer as medições experimentais;

• Um conjunto de equações termoquímicas nas condições-padrão;

• Adição de entalpias.

O calor liberado ou absorvido numa reação química independe dos

estados intermediários pelos quais a reação passa, ou seja, a variação de

entalpia em uma reação química depende apenas dos estados inicial e

final da reação.

http://educacao.globo.com/quimica/assunto/termoquimica/lei-de-hess.html

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(Fuvest-SP) O “besouro bombardeiro” espanta seus predadores expelindo uma solução

quente. Quando ameaçado, em seu organismo ocorre a mistura de soluções aquosas

de hidroquinona, peróxido de hidrogênio e enzimas, que promovem uma reação

exotérmica, representada por:

C6H4(OH)2(aq) + H2O2(aq) → C6H4O2(aq) + 2 H2O(l)

O calor envolvido nessa transformação pode ser calculado, considerando-se os

processos:

C6H4(OH)2(aq)→ C6H4O2(aq) + H2(g) ΔH = +177 kJ . mol-1

H2O(l) + ½ O2(g) → H2O2(aq) ΔH = +95 kJ . mol-1

H2O(l) → ½ O2(g) + H2(g) ΔH = +286 kJ . mol-1

Assim sendo, o calor envolvido na reação que ocorre no organismo do besouro é:

a) -558 kJ . mol-1 b) -204 kJ . mol-1 c) -177 kJ . mol-1

d) +558 kJ . mol-1 e) +585 kJ . mol-1

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(UNICENTRO 2015-2) Leia o texto a seguir.

É bastante comum as pessoas adicionarem sal à água que será utilizada no

cozimento dos alimentos. Com a adição de sal de cozinha, a água demora mais

tempo para entrar em ebulição. Entretanto, esse procedimento faz os alimentos

cozinharem mais rapidamente. Como isso pode ser explicado? Em cidades

localizadas ao nível do mar, como Rio de Janeiro (RJ), Salvador (BA) e Recife (PE), é

possível cozinhar os alimentos submetendo-os a uma temperatura de 100 °C, pois

ao nível do mar a água ferve a essa temperatura. Em cidades localizadas acima do

nível do mar, como Teresópolis (RJ), Campos do Jordão (SP) e São Joaquim (SC),

percebe-se que a água ferve a uma temperatura mais baixa. Isso acontece porque

a temperatura de ebulição está relacionada com a pressão atmosférica do local.

(LISBOA, J. C. F. Química – ser protagonista. Volume Único. São Paulo: Edições SM,

2010. p.302.)

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Com base nos conhecimentos sobre propriedades coligativas, atribua V (verdadeiro) ou F

(falso) às afirmativas a seguir.

( ) Ebulioscopia é um efeito coligativo que relaciona o aumento da temperatura de

ebulição provocado pela presença de um soluto não volátil.

( ) A diminuição da temperatura de congelamento de um solvente por adição de um

soluto não volátil é conhecida como crioscopia.

( ) 1 mol de uma solução de glicose apresenta temperatura de ebulição igual a 1 mol de

uma solução de NaCℓ.

( ) Como a pressão dentro da panela de pressão é maior do que a pressão atmosférica, a

água entrará em ebulição a uma temperatura mais elevada, o que irá acelerar o cozimento

dos alimentos.

( ) A pressão de vapor de um solvente em uma solução é maior do que a pressão de

vapor de um solvente puro, denominado efeito tonoscópico.

Assinale a alternativa que contém, de cima para baixo, a sequência correta.

a)V,V, F,V, F. b)V, F,V, F,V. c) F,V,V, F, F. d) F,V, F, F,V. e) F, F, F,V,V

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