Nível I

Considere os sistemas:

1. Café em uma garrafa térmica de ótima qualidade.

2. Líquido refrigerante na serpentina de uma geladeira.

3. Um calorímetro de bomba no qual benzeno é queimado.

4. Gasolina queimando no motor de um automóvel.

Assinale a alternativa com a classificação correta dos sistemas, respectivamente.

Considere as proposições:

1. A energia interna de um sistema aberto pode ser aumentada adicionando massa ao sistema, realizado trabalho sobre o sistema e transferindo calor ao sistema.

2. A energia interna de um sistema fechado pode ser aumentada realizado trabalho sobre o sistema ou transferindo calor ao sistema.

3. A energia interna de um sistema fechado pode ser aumentada apenas transferindo calor ao sistema.

4. A energia interna de um sistema isolado não pode ser alterada.

Assinale a alternativa que relaciona as proposições incorretas.

Os gases se expandem, nos quatro cilindros de um motor de automóvel, de $\pu{0,2 L}$ a $\pu{2,2 L}$ durante um ciclo de ignição. Cada ciclo de ignição dura cerca de $\pu{1 s}$ e o virabrequim exerce uma força constante equivalente à pressão de $\pu{10 atm}$ sobre os gases.

Assinale a alternativa que mais se aproxima do trabalho realizado pelo motor em um minuto.

A água expande-se ao congelar. Uma amostra de $\pu{100 g}$ de água congela a $\pu{0 \degree C}$ e estoura um cano que exerce pressão oposta de $\pu{1080 atm}$.

Assinale a alternativa que mais se aproxima do trabalho realizado pela amostra de água.

O calor liberado na combustão em volume constante do ácido benzoico, $\ce{C6H5COOH}$, que é muito usado para calibrar calorímetros, é $\pu{-3,2 MJ.mol-1}$. Quando $\pu{6,1 g}$ de ácido benzoico foram queimados em um calorímetro, a temperatura aumentou $\pu{10 \degree C}$.

Assinale a alternativa que mais se aproxima da capacidade calorífica do calorímetro.

Um calorímetro de volume constante foi calibrado com uma reação que libera $\pu{3,5 kJ}$ de calor em $\pu{0,2 L}$ de uma solução colocada no calorímetro, resultando em um aumento de temperatura de $\pu{7 \degree C}$. Em um experimento posterior, $\pu{100 mL}$ de uma solução $\pu{0,2 M}$ de $\ce{KOH}$ foram misturados no mesmo calorímetro e a temperatura subiu $\pu{2 \degree C}$.

Assinale a alternativa que mais se aproxima a variação de energia interna da mistura devido à reação de neutralização.

Em uma câmara de combustão, a variação de energia interna total produzida pela queima de um combustível é $\pu{-250 kJ}$. O sistema de resfriamento que circunda a câmara absorve $\pu{90 kJ}$ na forma de calor.

Assinale a alternativa que mais se aproxima do trabalho que pode ser realizado pelo combustível na câmara.

Um aquecedor elétrico de $\pu{100 W}$ opera por $\pu{20 min}$ para aquecer um gás ideal em um cilindro. Ao mesmo tempo, o gás se expande de $\pu{1 L}$ até $\pu{6 L}$ contra uma pressão atmosférica constante de $\pu{20 atm}$.

Assinale a alternativa que mais se aproxima da variação de energia interna do gás.

Em um cilindro, provido de um pistão móvel sem atrito, é realizada a combustão completa de carbono. A temperatura no interior do cilindro é mantida constante desde a introdução dos reagentes até o final da reação.

1. A variação da energia interna do sistema é igual a zero.

2. O sistema não realiza trabalho.

3. A quantidade de calor trocada entre o sistema e a vizinhança é igual a zero.

4. A variação da entalpia do sistema é igual à variação da energia interna.

Assinale a alternativa que relaciona as proposições corretas.

Em uma reação endotérmica sob pressão constante, $\pu{30 kJ}$ de energia entram no sistema na forma de calor. Os produtos ocuparam menos volume do que os reagentes e $\pu{40 kJ}$ de energia entraram no sistema na forma de trabalho executado pela atmosfera exterior sobre ele.

Assinale a alternativa correta.

A variação da capacidade calorífica de uma substância com a temperatura é mostrada a seguir

Considere as proposições:

1. A substância apresenta mais de uma fase sólida.

2. A capacidade calorífica da substância é menor no estado gasoso do que no estado líquido.

3. Caso a substância se mantenha no estado líquido em temperaturas inferiores a $T_\text{fus}$, a capacidade calorífica da substância líquida é maior que a capacidade calorífica da fase sólida metaestável em temperaturas inferiores à $T_\text{fus}$.

4. A capacidade calorífica de qualquer fase aumenta com o aumento da temperatura.

Assinale a alternativa que relaciona as proposições corretas.

Considere a transferência de $\pu{500 J}$ de energia uma amostra de $\pu{0,9 mol}$ de $\ce{O2}$ em $\pu{298 K}$ e $\pu{1 atm}$ forma de calor. O processo é conduzido em dois reatores distintos:

1. Reator fechado de paredes rígidas e indeformáveis.

2. Reator tubular provido de um pistão com massa desprezível e que se desloca sem atrito.

Considere as proposições:

1. O gás é aquecido até $\pu{52 \degree C}$ no primeiro reator.

2. O aumento na temperatura é menor do segundo reator.

3. A variação de entalpia no primeiro reator foi de $\pu{700 J}$

4. A variação de entalpia no segundo reator foi de $\pu{500 J}$

Assinale a alternativa que relaciona as proposições corretas.

Uma amostra de benzeno, $\ce{C6H6}$, foi aquecida até $\pu{80 \degree C}$, seu ponto de ebulição. O aquecimento continuou até que mais $\pu{15 kJ}$ fossem fornecidos. Como resultado, $\pu{39 g}$ de benzeno, em ebulição, foram vaporizados.

Assinale a alternativa que mais se aproxima da entalpia de vaporização do benzeno no ponto de ebulição.

Em 1750, Joseph Black fez um experimento que levou à descoberta das entalpias de fusão. Ele colocou duas amostras de $\pu{150 g}$ de água em $\pu{0 \degree C}$ (uma amostra sólida e outra líquida) em uma sala mantida na temperatura constante de $\pu{5 \degree C}$. Em seguida, ele observou o tempo necessário para que cada amostra chegasse à temperatura final. O líquido chegou a $\pu{5 \degree C}$ após $\pu{30 min}$. O gelo, porém, levou $\pu{10,5 h}$ para atingir $\pu{5 \degree C}$. Ele concluiu que a diferença de tempo necessária para chegar à mesma temperatura final correspondia à diferença de calor necessária para aumentar as temperaturas necessárias.

Determine a entalpia de fusão do gelo.

A sublimação completa de uma mesma quantidade de dióxido de carbono no estado sólido a $\pu{25 \degree C}$ é conduzido em dois reatores distintos:

1. Reator fechado de paredes rígidas e indeformáveis.

2. Reator tubular provido de um pistão com massa desprezível e que se desloca sem atrito.

Considere as proposições:

1. O processo no primeiro reator ocorre com absorção de calor.

2. O trabalho realizado é maior no segundo reator.

3. A variação de energia interna é maior no primeiro reator.

4. A variação de energia interna é igual ao calor no segundo reator.

Assinale a alternativa que relaciona as proposições incorretas.

A entalpia de fusão do metal sódio é $\pu{3 kJ.mol-1}$ em $\pu{25 \degree C}$ e a entalpia de sublimação é $\pu{100 kJ.mol-1}$ na mesma temperatura.

Assinale a alternativa que mais se aproxima da entalpia de vaporização de $\pu{1 g}$ de sódio em $\pu{25 \degree C}$.

A curva de aquecimento com taxa constante de energia para uma substância com apenas uma fase sólida é mostrada a seguir:

Considere as proposições:

1. Nos primeiros $\pu{10 min}$ ocorre aumento da energia cinética.

2. De $\pu{10 min}$ a $\pu{20 min}$ ocorre aumento de energia potencial.

3. A entalpia de fusão da substância é menor que sua entalpia de vaporização.

4. A capacidade calorífica do sólido é maior que a capacidade calorífica do líquido.

Assinale a alternativa que relaciona as proposições corretas.

Amostras de massas iguais de duas substâncias, $\ce{A}$ e $\ce{B}$, foram submetidas independentemente a um processo de aquecimento em atmosfera inerte e sob pressão constante. A curva de aquecimento das amostras é apresentada a seguir:

Considere as proposições:

1. A entalpia de fusão de $\ce{A}$ é menor que a de $\ce{B}$.

2. A entalpia de vaporização de $\ce{A}$ é menor que a de $\ce{B}$.

3. A capacidade calorífica de $\ce{A(s)}$ é menor a de $\ce{B(s)}$.

4. A capacidade calorífica de $\ce{A(l)}$ é maior a de $\ce{B(l)}$.

Assinale a alternativa que relaciona as proposições corretas.

Considere a reação de monóxido de carbono com vapor d’água para produzir os gases dióxido de carbono e hidrogênio: $$\ce{ CO(g) + H2O(g) -> CO2(g) + H2(g) }$$ Em um experimento $\pu{1,4 g}$ de monóxido de carbono reagem com excesso de vapor d’água em um calorímetro de bomba eleva a temperatura do calorímetro de $\pu{22,0 \degree C}$ a $\pu{22,7 \degree C}$. A capacidade calorífica total do calorímetro é $\pu{3 kJ.K-1}$.

Assinale a alternativa que mais se aproxima da energia interna de reação.

Na combustão do enxofre, o produto da oxidação normalmente é $\ce{SO2}$, mas $\ce{SO3}$ também pode se formar em condições específicas. Quando uma amostra de $\pu{0,62 g}$ de enxofre foi queimada com oxigênio ultrapuro em um calorímetro de bomba de capacidade calorífica $\pu{5,3 kJ.K-1}$, a temperatura aumentou $\pu{1,14 \degree C}$. Todo enxofre foi consumido na reação.

Determine a razão entre o dióxido de enxofre e o trióxido de enxofre produzido.

Considere as equações termoquímicas em $\pu{25 \degree C}$:

$$\begin{aligned} \ce{ 2 CH3OH(l) + 3 O2(g) &-> 2 CO2(g) + 4 H2O(l) } && \Delta H_1^\circ \\ \ce{ 2 CH3OH(l) + 3 O2(g) &-> 2 CO2(g) + 4 H2O(g) } && \Delta H_2^\circ \\ \ce{ 2 CH3OH(g) + 3 O2(g) &-> 2 CO2(g) + 4 H2O(l) } && \Delta H_3^\circ \\ \ce{ 2 CH3OH(g) + 3 O2(g) &-> 2 CO2(g) + 4 H2O(g) } && \Delta H_4^\circ \end{aligned}$$

Assinale a alternativa correta.

O poder calorífico superior (PCS) e o poder calorífico inferior (PCI) são definidos como a energia liberada na combustão completa de uma substância formando água líquida e gasosa, respectivamente.

O PCS do etanol é $\pu{30 MJ.kg-1}$

Assinale a alternativa que mais se aproxima do PCI do etanol.

A reação de combustão do alumínio foi estudada como parte de uma pesquisa para usar alumínio em pó como combustível de foguetes. $$\ce{ 4 Al(s) + 3 O2(g) -> 2 Al2O3(s) }$$ A combustão de $\pu{27 g}$ de alumínio produziu $\pu{3870 kJ}$ de calor em $\pu{1200 \degree C}$ sob condições de volume constante.

Assinale a alternativa que mais se aproxima da entalpia de combustão de $\pu{1 mol}$ de alumínio em $\pu{1200 \degree C}$.

O ácido benzoico, $\ce{C6H5COOH}$, é muito usado para calibrar calorímetros. O calor liberado na combustão em volume constante dessa substância é $\pu{3,2 MJ.mol-1}$. Quando uma pastilha de $\pu{2,44 g}$ de ácido benzoico é queimada em um calorímetro fechado com $\pu{100 mL}$ de volume útil, a temperatura aumentou $\pu{4 \degree C}$.

O mesmo calorímetro foi usado para determinar a entalpia de combustão do explosivo RDX, $\ce{C3H6N6O6}$. Quando uma amostra de $\pu{7,4 g}$ de RDX foi queimada nesse calorímetro em $\pu{25 \degree C}$ a temperatura aumentou $\pu{4,4 \degree C}$.

Determine a entalpia de combustão do RDX.

O metanol é um combustível líquido de queima limpa, que está sendo considerado como um substituto da gasolina. O metanol pode ser produzido pela reação controlada do oxigênio do ar com metano: $$\ce{ CH4(g) + 1/2 O2(g) -> CH3OH(l) }$$ Considere as reações: $$\begin{aligned} \ce{ CH4(g) + H2O(g) &-> CO(g) + 3 H2(g) } && \Delta H^\circ_\mathrm{r} = \pu{+206 kJ//mol} \\ \ce{ 2 H2(g) + CO(g) &-> CH3OH(l) } && \Delta H^\circ_\mathrm{r} = \pu{-128 kJ//mol} \\ \ce{ 2 H2(g) + O2(g) &-> 2 H2O(g) } && \Delta H^\circ_\mathrm{r} = \pu{-484 kJ//mol} \end{aligned}$$

Assinale a alternativa que mais se aproxima da entalpia de reação do metano e oxigênio formando etanol.

Considere as reações: $$\begin{aligned} \ce{ 2 Al(s) + 6 HBr(aq) &-> 2 AlBr3(aq) + 3 H2(g) } && \Delta H^\circ_\mathrm{r} = \pu{-1060 kJ//mol} \\ \ce{ HBr(g) &-> HBr(aq) } && \Delta H^\circ_\mathrm{r} = \pu{-81 kJ//mol} \\ \ce{ H2(g) + Br2(l) &-> 2 HBr(g) } && \Delta H^\circ_\mathrm{r} = \pu{-73 kJ//mol} \\ \ce{ AlBr3(s) &-> AlBr3(aq) } && \Delta H^\circ_\mathrm{r} = \pu{-368 kJ//mol} \end{aligned}$$

Assinale a alternativa que mais se aproxima da entalpia de formação do brometo de alumínio anidro, $\ce{AlBr3}$.

Assinale a alternativa que mais se aproxima da entalpia padrão de combustão da glicose.

A entalpia de combustão da ureia, $\ce{CO(NH2)2}$, um dos subprodutos do metabolismo das proteínas, é $\pu{-632 kJ.mol-1}$.

Assinale a alternativa que mais se aproxima da entalpia padrão de formação da ureia

O petróleo bruto com frequência é contaminado pelo gás sulfeto de hidrogênio, que é venenoso. O processo Claus para a extração de enxofre do petróleo bruto tem duas etapas: $$\begin{aligned} \ce{ 2 H2S(g) + 3 O2(g) &-> 2 SO2(g) + 2 H2O(l) } \\ \ce{ 2 H2S(g) + SO2(g) &-> 3 S(s) + 2 H2O(l) } \end{aligned}$$ Todo dióxido de enxofre formado na primeira etapa é consumido na segunda.

1. Apresente a equação química global do processo.

2. Determine a variação de entalpia associada à produção de $\pu{60 kg}$ de enxofre.

O consumo global anual de energia é cerca de 100 terawatts-ano, sendo $\pu{30}\%$ desse valor proveniente da queima de combustíveis fósseis. Considere que os combustíveis fósseis são compostos majoritariamente por octano, contendo $\pu{10 ppm}$ de enxofre. Apenas 80% da energia liberada na combustão completa pode ser aproveitada.

Determine a massa de dióxido de enxofre formada por hora devido à queima de combustíveis fósseis.

O trinitrotolueno (TNT), $\ce{C7H5N3O6}$, é um explosivo. Em princípio ele poderia ser usado como combustível de foguetes, com os gases formados na decomposição saindo para dar o impulso necessário. Na prática, é claro, ele seria extremamente perigoso como combustível, porque é sensível ao choque.

Assinale a alternativa que mais se aproxima da densidade de entalpia (entalpia liberada por litro de combustível na reação de combustão) do TNT.

O gás de síntese é uma mistura de monóxido de carbono, hidrogênio, metano e alguns gases incombustíveis que é produzida no refino do petróleo. Um certo gás de síntese contém, por volume, $\pu{40}\%$ de monóxido de carbono, $\pu{25}\%$ de gás hidrogênio e $\pu{10}\%$ de gases incombustíveis. A diferença é devido ao metano. Suponha que o gás está sob $\pu{1 atm}$ e $\pu{298 K}$.

Determine o volume desse gás que deve ser queimado para elevar em $\pu{5 \degree C}$ a temperatura de $\pu{5,5 L}$ de água.

A entalpia da reação: $$\ce{ 4 Al(s) + 3 O2(g) -> 2 Al2O3(s) }$$ é $\pu{-3350 kJ.mol-1}$ em $\pu{298 K}$.

Determine a entalpia da reação em $\pu{1000 \degree C}$.

A variação da entalpia com a temperatura para os reagentes e produtos de uma reação é mostrada a seguir:

Considere as proposições:

1. A capacidade calorífica dos reagentes é maior que a dos produtos em $T_1$.

2. A reação ocorre com liberação de calor entre $T_1$ e $T_2$.

3. A entalpia de reação aumenta com o aumento de temperatura.

4. A capacidade calorífica dos reagentes e dos produtos aumenta com o aumento da temperatura.

Assinale a alternativa que relaciona as proposições corretas.