2014 - Exercicios Termoquimica

1.      As reações de combustão produzem energia para diferentes atividades. A gasolina, obtida a partir da destilação fracionada do petróleo, é um dos combustíveis mais utilizados nos motores de diferentes tipos de veículos. Considere a gasolina uma mistura de hidrocarbonetos de fórmula molecular C₈H₁₈ e a reação de combustão a seguir:

2 C₈H₁₈ (l) + 25 O₂ (g) --> 16 CO₂ (g) +18 H₂O (l)

Dados : ΔH°formação C₈H₁₈ (l)= - 257 kJ/mol

ΔH°formação CO₂ (g) =  -393 kJ/mol

ΔH°formação H₂O (l) = -242 kJ/mol

Qual o  valor da energia envolvida na queima de 1 mol de gasolina, em kJ/mol ?

2.      Considere a tabela seguinte:

Entalpias de formação a 25°C e 1 atm

Substâncias	ΔH°f, KJ.mol-1
NO2(g)	+ 33,0
H2O(l)	- 286
HNO3(aq)	- 2007

Usando a reação de  4 NO₂(g) + 2 H₂O(l) +O₂ → 4 HNO₃(aq) e os dados contidos na tabela, qual a variação de entalpia- padrão ( ΔH°) para a produção de 2 mols de HNO₃(aq) ?

3.      Determine o calor da seguinte reação a partir dos dados a 25°C:

2 NaCl(s) + H₂SO₄(l)  --> Na₂SO₄(s) + 2 HCl(g)

Dados: ΔH°formação NaCl(s) = -98.230 cal/mol

ΔH°formação H₂SO₄(l) = -193.910 cal/mol

ΔH°formação Na₂SO₄(s) = -330.500 cal/mol

ΔH°formação HCl(g) = - 22.060 cal/mol

4.  Atualmente, a indústria automobilística busca o desenvolvimento de motores que utilizam combustíveis alternativos (GNV, álcool, biodiesel, gás hidrogênio). Dentre esses, o H2 é considerado o combustível que não causa poluição. O gráfico abaixo representa a combustão do gás hidrogênio.

Analise, quanto à veracidade (V) ou falsidade (F), as proposições abaixo, com base na reação química de combustão do gás hidrogênio.

( ) Ocorre liberação  de calor, ou seja, o processo é exotérmico.

( ) Os reagentes perdem  calor ao se converter em água.

( ) O calor envolvido na formação de 180 g de água é de 2.416 kJ.

  

   5.  A manutenção da vida dos animais depende da energia que é obtida do consumo de alimentos como carboidratos, gorduras e proteínas. No entanto, carboidratos são as principais fontes de energia dos animais, estes sofrem combustão durante a respiração celular. Deve-se  observar que cada mol de glicose em processo de combustão libera 720 kcal, conforme equação abaixo:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂(g) à  6 CO₂(g) + 6 H₂O(l) + energia

Determine a variação de entalpia de formação (ΔHf) do monômero glicose (C₆H₁₂O₆), a partir dos valores de ΔHf do CO2 e da H2O que são produtos da combustão deste açúcar. CO₂(g) ΔHf = –95 kcal/mol   e H₂O(l) ΔHf = –70 Kcal/mol

2014 - Misturas e Processos de Separação de Misturas

Mistura– são duas ou mais substâncias agrupadas, onde a composição é variável e suas propriedades também.
Exemplo de misturas: sangue, leite, ar, madeira, granito, água com açúcar.
Algumas misturas são tão importantes que têm nome próprio. São exemplos:
- gasolina – mistura de hidrocarbonetos, que são substâncias formadas por hidrogênio e carbono.
- ar atmosférico – mistura de 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio, 1% de argônio e mais outros gases, como o gás carbônico.
- álcool hidratado – mistura de 96% de álcool etílico mais 4% de água.
Sistema – é uma parte do universo que se deseja observar, analisar. Por exemplo: um tubo de ensaio com água, um pedaço de ferro, uma mistura de água e gasolina, etc.
Fases – é o aspecto visual uniforme.
As misturas podem conter uma ou mais fases.
Mistura Homogênea – é formada por apenas uma fase. Não se consegue diferencias a substância.
Exemplos:
- água + sal
- água + álcool etílico
- água + acetona
- água + açúcar

Mistura Heterogênea – é formada por duas ou mais fases. As substâncias podem ser diferenciadas a olho nu ou pelo microscópio.
Exemplos:
- água + óleo
- granito
- água + enxofre
- água + areia + óleo
Os sistemas monofásicos são as misturas homogêneas.
Os sistemas polifásicos são as misturas heterogêneas.
Os sistemas homogêneos, quando formados por duas ou mais substâncias miscíveis (que se misturam) umas nas outras chamamos de soluções.
São exemplos de soluções: água salgada, vinagre, álcool hidratado.
Os sistemas heterogêneos podem ser formados por uma única substância, porém em várias fases de agregação (estados físicos).
Exemplo: água
- líquida
- sólida (gelo)
- vapor

SEPARAÇÃO DE MISTURAS

Os componentes das misturas podem ser separados. Há algumas técnicas para realizar a separação de misturas. O tipo de separação depende do tipo de mistura.
Alguns dos métodos de separação de mistura são: catação, levigação, dissolução ou flotação, peneiração, separação magnética, dissolução fracionada, decantação e sedimentação, centrifugação, filtração, evaporação, destilação simples e fracionada e fusão fracionada.
Separação de Sólidos
Para separar sólidos podemos utilizar o método da catação, levigação, flotação ou dissolução, peneiração, separação magnética, ventilação e dissolução fracionada.
- CATAÇÃO – consiste basicamente em recolher com as mãos ou uma pinça um dos componentes da mistura.
Exemplo: separar feijão das impurezas antes de cozinhá-los.
- LEVIGAÇÃO – separa substâncias mais densas das menos densas usando água corrente.
Exemplo: processo usado por garimpeiros para separar ouro (mais denso) da areia (menos densa).
- DISSOLUÇÃO OU FLOCULAÇÃO – consiste em dissolver a mistura em solvente com densidade intermediária entre as densidades dos componentes das misturas.
Exemplo: serragem + areia
Adiciona-se água na mistura. A areia fica no fundo e a serragem flutua na água.
- PENEIRAÇÃO – separa sólidos maiores de sólidos menores ou ainda sólidos em suspensão em líquidos.
Exemplo: os pedreiros usam esta técnica para separar a areia mais fina de pedrinhas; para separar a polpa de uma fruta das suas sementes, como o maracujá.
Este processo também é chamado de tamização.

- SEPARAÇÃO MAGNÉTICA – usado quando um dos componentes da mistura é um material magnético. Com um ímã ou eletroímã, o material é retirado.
Exemplo: limalha de ferro + enxofre; areia + ferro

- VENTILAÇÃO – usado para separar dois componentes sólidos com densidades diferentes. É aplicado um jato de ar sobre a mistura.
Exemplo: separar o amendoim torrado da sua casca já solta; arroz + palha.
- DISSOLUÇÃO FRACIONADA - consiste em separar dois componentes sólidos utilizando um líquido que dissolva apenas um deles.
Exemplo: sal + areia
Dissolve-se o sal em água. A areia não se dissolve na água. Pode-se filtrar a mistura separando a areia, que fica retida no filtro da água salgada. Pode-se evaporar a água, separando a água do sal.

Separação de Sólidos e Líquidos

Para separar misturas de sólidos e líquidos podemos utilizar o método da decantação e sedimentação, centrifugação, filtração e evaporação.

- SEDIMENTAÇÃO – consiste em deixar a mistura em repouso até o sólido se depositar no fundo do recipiente.
Exemplo: água + areia

 - DECANTAÇÃO – é a remoção da parte líquida, virando cuidadosamente o recipiente. Pode-se utilizar um funil de decantação para remover um dos componentes da mistura.
Exemplo: água + óleo; água + areia

- CENTRIFUGAÇÃO – é o processo de aceleração da sedimentação. Utiliza-se um aparelho chamado centrífuga ou centrifugador, que pode ser elétrico ou manual.
Exemplo: Para separar a água com barro.

     

- FILTRAÇÃO – processo mecânico que serve para separar mistura sólida dispersa com um líquido ou gás. Utiliza-se uma superfície porosa (filtro) para reter o sólido e deixar passar o líquido. O filtro usado é um papel-filtro.

O papel-filtro dobrado é usado quando o produto que mais interessa é o líquido. A filtração é mais lenta.
O papel-filtro pregueado produz uma filtração mais rápida e é utilizada quando a parte que mais interessa é a sólida.
Exemplo: água + areia

- EVAPORAÇÃO – consiste em evaporar o líquido que está misturado com um sólido.
Exemplo: água + sal de cozinha (cloreto de sódio).
Nas salinas, obtém-se o sal de cozinha por este processo. Na realidade, as evaporações resultam em sal grosso, que se for purificado torna-se o sal refinado (sal de cozinha), que é uma mistura de cloreto de sódio e outras substâncias que são adicionadas pela indústria.

Separação de Misturas Homogêneas
Para separar os componentes das substâncias de misturas homogêneas usamos os métodos chamados de fracionamento, que se baseiam na constância da temperatura nas mudanças de estados físicos. São eles: destilação e fusão.
- DESTILAÇÃO – consiste em separar líquidos e sólidos com pontos de ebulição diferentes. Os líquidos devem ser miscíveis entre si.
Exemplo: água + álcool etílico; água + sal de cozinha
O ponto de ebulição da água é 100°C e o ponto de ebulição do álcool etílico é 78°C. Se aquecermos esta mistura, o álcool ferve primeiro. No condensador, o vapor do álcool é resfriado e transformado em álcool líquido, passando para outro recipiente, que pode ser um frasco coletor, um erlenmeyer ou um copo de béquer. E a água permanece no recipiente anterior, separando-se assim do álcool.
Para essa técnica, usa-se o aparelho chamado destilador, que é um conjunto de vidrarias do laboratório químico. Utiliza-se: termômetro, balão de destilação, haste metálica ou suporte, bico de Bunsen, condensador, mangueiras, agarradores e frasco coletor.
Este método é a chamada Destilação Simples.
Nas indústrias, principalmente de petróleo, usa-se a destilação fracionada para separar misturas de dois ou mais líquidos. As torres de separação de petróleo fazem a sua divisão produzindo gasolina, óleo diesel, gás natural, querosene, piche.
As substâncias devem conter pontos de ebulição diferentes, mas com valores próximos uns aos outros.

- FUSÃO FRACIONADA – separa componentes de misturas homogêneas de vários sólidos. Derrete-se a substância sólida até o seu ponto de fusão, separando-se das demais substâncias.
Exemplo: mistura sólida entre estanho e chumbo.
O estanho funde-se a 231°C e o chumbo, a 327°C. Então, funde-se primeiramente o estanho.