Termoquímica

1. (Enem 2018) Por meio de reações químicas que envolvem carboidratos, lipídeos e proteínas, nossas células obtêm energia e produzem gás carbônico e água. A oxidação da glicose no organismo humano libera energia, conforme ilustra a equação química, sendo que aproximadamente 40% dela é disponibilizada para atividade muscular.

C₆H₁₂O₆ (s) + 6 O₂ (g) → 6 CO₂ (g) + 6 H₂O(l) ∆_cH=-2800 kJ

Considere as massas molares (em g mol^-1): H = 1; C = 12; O = 16.

LIMA, L. M.; FRAGA. C. A. M.; BARREIRO, E. J. Química na saúde. São Paulo: Sociedade Brasileira de Química, 2010 (adaptado).

Na oxidação de 1,0 grama de glicose, a energia obtida para atividade muscular, em quilojoule, é mais próxima de

1. 6,2.
2. 15,6.
3. 70,0.
4. 622,2.
5. 1 120,0.

2. (Enem 2017) O ferro é encontrado na natureza na forma de seus minérios, tais como a hematita (α-Fe₂O₃), a magnetita (Fe₃O₄) e a wustita (FeO). Na siderurgia, o ferro-gusa é obtido pela fusão de minérios de ferro em altos fomos em condições adequadas. Uma das etapas nesse processo é a formação de monóxido de carbono. O CO (gasoso) é utilizado para reduzir o FeO (sólido), conforme a equação química:

FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO₂(g)

Fe₂O₃(s) + 3 C_O(g) → 2 Fe(s) + 3 CO₂(g) Δ_rH^Ɵ= -25 kJ/mol de Fe₂O₃

3FeO(s) + CO₂(g) → Fe₃O₄(s) + CO(g) ∆_rH^Ɵ= -36 kJ/mol de CO₂

2 Fe₃O₄(s) + CO₂(g) → 3 Fe₂O₃(s) + CO(g) Δ_rH^Ɵ = +47 kJ/mol de CO₂

O valor mais próximo de Δ_rH Ɵ, em kJ/mol de FeO, para reação indicada do FeO (sólido) com CO (gasoso) é

1. -14.
2. -17.
3. -50.
4. -64.
5. -100

3. (Enem 2016) O aquecimento de um material por irradiação com micro-ondas ocorre por causa da interação da onda eletromagnética com o dipolo elétrico da molécula. Um importante atributo do aquecimento por micro-ondas é a absorção direta da energia pelo material a ser aquecido. Assim, esse aquecimento é seletivo e dependerá, principalmente, da constante dielétrica e da frequência de relaxação do material. O gráfico mostra a taxa de aquecimento de cinco solventes sob irradiação de micro-ondas.

O gráfico mostra a taxa de aquecimento de cinco solventes sob irradiação de micro-ondas.

No gráfico, qual solvente apresenta taxa média de aquecimento mais próxima de zero, no intervalo de 0s a 40 s?

1. HO₂
2. CH₃OH
3. CH₃CH₂OH
4. CH₃CH₂CH₂OH
5. CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃

4. (Enem 2016) O benzeno, um importante solvente para a indústria química, é obtido industrialmente pela destilação do petróleo. Contudo, também pode ser sintetizado pela trimerização do acetileno catalisada por ferro metálico sob altas temperaturas, conforme a equação química:

3 C₂H₂ → C₆H_6(l)

A energia envolvida nesse processo pode ser calculada indiretamente pela variação de entalpia das reações de combustão das substâncias participantes, nas mesmas condições experimentais:

I. C₂H_2(g) + 5/2O_2(g) → 2CO₂(g) + H₂O(l) ∆H_co = –310 kcal/mol

II. C6H6(l) + 15/2O2(g) à 6CO2(g) + 3H2O(l) ∆Hco = –780 kcal/mol

A variação de entalpia do processo de trimerização, e kcal para a formação de um mol de benzeno é mais próxima de,

1. -1.090.
2. -150.
3. -50.
4. +157.
5. +470

5. (Enem PPL 2015) O urânio é um elemento cujos átomos contêm 92 prótons, 92 elétrons e entre 135 e 148 nêutrons. O isótopo de urânio ²³⁵U é utilizado como combustível em usinas nucleares, onde, ao ser bombardeado por nêutrons, sofre fissão de seu núcleo e libera uma grande quantidade de energia (2,35X10¹⁰ kJ/mol).

O isótopo ²³⁵U ocorre naturalmente em minérios de urânio, com concentração de apenas 0,7%. Para ser utilizado na geração de energia nuclear, o minério é submetido a um processo de enriquecimento, visando aumentar a concentração do isótopo ²³⁵Upara, aproximadamente, 3% nas pastilhas. Em décadas anteriores, houve um movimento mundial para aumentar a geração de energia nuclear buscando substituir, parcialmente, a geração de energia elétrica a partir da queima do carvão, o que diminui a emissão atmosférica de CO₂ (gás com massa molar igual a 44 g/mol).

C(s)+O₂(g) → CO₂(g) Δh = -400 KJ/mol

Qual é a massa de CO², em toneladas, que deixa de ser liberada na atmosfera, para cada 100 g de pastilhas de urânio enriquecido utilizadas em substituição ao carvão como fonte de energia?

1. 2,10
2. 7,70
3. 9,00
4. 33,0
5. 300

6. (Enem 2015) O aproveitamento de resíduos florestais vem se tornando cada dia mais atrativo, pois eles são uma fonte renovável de energia. A figura representa a queima de um bio-óleo extraído do resíduo de madeira, sendo ΔH₁ a variação de entalpia devido à queima de 1g desse bio-óleo, resultando em gás carbônico e água líquida, e ΔH₂, a variação de entalpia envolvida na conversão de 1g de água no estado gasoso para o estado líquido.

A variação de entalpia, em kJ, para a queima de 5g desse bio-óleo resultando em CO₂ (gasoso) e H₂O(gasoso) é:

1. -106
2. -94
3. -82
4. -21,2
5. -16,4

7. (Enem PPL 2014) A escolha de uma determinada substância para ser utilizada como combustível passa pela análise da poluição que ela causa ao ambiente e pela quantidade de energia liberada em sua combustão completa. O quadro apresenta a entalpia de combustão de algumas substâncias. As massas molares dos elementos H, C e O são, respectivamente, iguais a 1 g/mol, 12 g/mol e 16 g/mol.

Levando-se em conta somente o aspecto energético, a substância mais eficiente para a obtenção de energia, na combustão de 1 kg de combustível, é o

1. etano.
2. etanol.
3. metanol.
4. acetileno.
5. hidrogênio.

8. (Enem 2011) Um dos problemas dos combustı́veis que contêm carbono é que sua queima produz dióxido de carbono. Portanto, uma caracterı́stica importante, ao se escolher um combustı́vel, é analisar seu calor de combustão (∆H^o_c), definido como a energia liberada na queima completa de um mol de combustı́vel no estado padrão. O quadro seguinte relaciona algumas substâncias que contêm carbono e seu ∆H^o_c

Neste contexto, qual dos combustı́veis, quando queimado completamente, libera mais dióxido de carbono no ambiente pela mesma quantidade de energia produzida?

1. Benzeno.
2. Metano.
3. Glicose.
4. Octano.
5. Etanol.

9. (Enem 2010) No que tange à tecnologia de combustı́veis alternativos, muitos especialistas em energia acreditam que os alcoóis vão crescer em importância em um futuro próximo. Realmente, alcoóis como metanol e etanol têm encontrado alguns nichos para uso doméstico como combustı́veis há muitas décadas e, recentemente, vêm obtendo uma aceitação cada vez maior como aditivos, ou mesmo como substitutos para gasolina em veı́culos. Algumas das propriedades fı́sicas desses combustı́veis são mostradas no quadro seguinte.

Considere que, em pequenos volumes, o custo de produção de ambos os alcoóis seja o mesmo. Dessa forma, do ponto de vista econômico, é mais vantajoso utilizar

1. metanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 22,7 kJ de energia por litro de combustı́vel queimado.
2. etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 29,7 kJ de energia por litro de combustı́vel queimado.
3. metanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 17,9 MJ de energia por litro de combustı́vel queimado.
4. etanol, pois sua combustao completa fornece aproximadamente 23,5 MJ de energia por litro de combustı́vel queimado.
5. etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 33,7 MJ de energia por litro de combustı́vel queimado.

10. (Enem 2010) O abastecimento de nossas necessidades energéticas futuras dependerá certamente do desenvolvimento de tecnologias para aproveitar a energia solar com maior eficiência. A energia solar é a maior fonte de energia mundial. Num dia ensolarado, por exemplo, aproximadamente 1 kJ de energia solar atinge cada metro quadrado da superfı́cie terrestre por segundo. No entanto, o aproveitamento dessa energia é difı́cil porque ela é diluı́da (distribuı́da por uma área muito extensa) e oscila com o horário e as condições climáticas. O uso efetivo da energia solar depende de formas de estocar a energia coletada para uso posterior.

BROWN, T. Quı́mica a Ciência Central. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005. Atualmente, uma das formas de se utilizar a energia solar tem sido armazená-la por meio de processos quı́micos endotérmicos que mais tarde podem ser revertidos para liberar calor. Considerando a reação:

CH₄(g) + H₂O(v) + calor ⇋ CO(g) + 3H₂(g)

e analisando-a como potencial mecanismo para o aproveitamento posterior da energia solar, conclui-se que se trata de uma estratégia

1. insatisfatória, pois a reação apresentada não permite que a energia presente no meio externo seja absorvida pelo sistema para ser utilizada posteriormente.
2. insatisfatória, uma vez que há formação de gases poluentes e com potencial poder explosivo, tornando-a uma reação perigosa e de difı́cil controle.
3. insatisfatória, uma vez que há formação de gás CO que não possui conteúdo energético passı́vel de ser aproveitado posteriormente e é considerado um gás poluente.
4. satisfatória, uma vez que a reação direta ocorre com absorção de calor e promove a formação das substâncias combustı́veis que poderão ser utilizadas posteriormente para obtenção de energia e realização de trabalho útil.
5. satisfatória, uma vez que a reação direta ocorre com liberação de calor havendo ainda a formação das substâncias com- bustı́veis que poderão ser utilizadas posteriormente para obtenção de energia e realização de trabalho útil.

11. (Enem 2009) Nas últimas décadas, o efeito estufa tem- se intensificado de maneira preocupante, sendo esse efeito muitas vezes atribuı́do à intensa liberação de CO ₂ durante a queima de combustı́veis fósseis para geração de energia. O quadro traz as entalpias-padrão de combustão o a 25^oC (∆H^o ₂₅) do metano, do butano e do octano.

À medida que aumenta a consciência sobre os impactos ambientais relacionados ao uso da energia, cresce a importância de se criar polı́ticas de incentivo ao uso de combustı́veis mais eficientes. Nesse sentido, considerando-se que o metano, o butano e o octano sejam representativos do gás natural, do gás liquefeito de petróleo (GLP) e da gasolina, respectivamente, então, a partir dos dados fornecidos, é possı́vel concluir que, do ponto de vista da quantidade de calor obtido por mol de CO₂ gerado, a ordem crescente desses três combustı́veis é

1. gasolina, GLP e gás natural.
2. gás natural, gasolina e GLP.
3. gasolina, gás natural e GLP.
4. gás natural, GLP e gasolina.
5. GLP, gás natural e gasolina.

12. (Enem 2009/Cancelado) Vários combustíveis alternativos estão sendo procurados para reduzir a demanda por combustíveis fósseis, cuja queima prejudica o meio ambiente devido à produção de dióxido de carbono (massa molar igual a 44 g mol ^–1). Três dos mais promissores combustíveis alternativos são o hidrogênio, o etanol e o metano. A queima de 1 mol de cada um desses combustíveis libera uma determinada quantidade de calor, que estão apresentadas na tabela a seguir.

Considere que foram queimadas massas, independentemente, desses três combustíveis, de forma tal que em cada queima foram liberados 5400 kJ. O combustível mais econômico, ou seja, o que teve a menor massa consumida, e o combustível mais poluente, que é aquele que produziu a maior massa de dióxido de carbono (massa molar igual a 44 g mol^–1), foram, respectivamente,

1. o etanol, que teve apenas 46 g de massa consumida, e o metano, que produziu 900 g de CO₂.
2. o hidrogênio, que teve apenas 40 g de massa consumida, e o etanol, que produziu 352 g de CO₂.
3. o hidrogênio, que teve apenas 20 g de massa consumida, e o metano, que produziu 264 g de CO₂.
4. o etanol, que teve apenas 96 g de massa consumida, e o metano, que produziu 176 g de CO₂.
5. o hidrogênio, que teve apenas 2 g de massa consumida, e o etanol, que produziu 1350 g de CO₂.

13. (Enem 2003) No Brasil, o sistema de transporte depende do uso de combustíveis fósseis e de biomassa, cuja energia é convertida em movimento de veículos. Para esses combustíveis, a transformação de energia química em energia mecânica acontece

1. na combustão, que gera gases quentes para mover os pistões no motor.
2. nos eixos, que transferem torque às rodas e impulsionam o veículo.
3. na ignição, quando a energia elétrica é convertida em trabalho.
4. na exaustão, quando gases quentes são expelidos para trás.
5. na carburação, com a difusão do combustível no ar.

14. (Enem 2003) Nos últimos anos, o gás natural (GNV: gás natural veicular) vem sendo utilizado pela frota de veículos nacional, por ser viável economicamente e menos agressivo do ponto de vista ambiental.

O quadro compara algumas características do gás natural e da gasolina em condições ambiente.

Apesar das vantagens no uso de GNV, sua utilização implica algumas adaptações técnicas, pois, em condições ambiente, o volume de combustível necessário, em relação ao de gasolina, para produzir a mesma energia, seria

1. muito maior, o que requer um motor muito mais potente.
2. muito maior, o que requer que ele seja armazenado a alta pressão.
3. igual, mas sua potência será muito menor.
4. muito menor, o que o torna o veículo menos eficiente.
5. muito menor, o que facilita sua dispersão para a atmosfera.

15. (Enem 2000) Ainda hoje, é muito comum as pessoas utilizarem vasilhames de barro (moringas ou potes de cerâmica não esmaltada) para conservar água a uma temperatura menor do que a do ambiente. Isso ocorre porque:

1. o barro isola a água do ambiente, mantendo-a sempre a uma temperatura menor que a dele, como se fosse isopor.
2. o barro tem poder de "gelar" a água pela sua composição química. Na reação, a água perde calor.
3. o barro é poroso, permitindo que a água passe através dele. Parte dessa água evapora, tomando calor da moringa e do restante da água, que são assim resfriadas.
4. o barro é poroso, permitindo que a água se deposite na parte de fora da moringa. A água de fora sempre está a uma temperatura maior que a de dentro.
5. a moringa é uma espécie de geladeira natural, liberando substâncias higroscópicas que diminuem naturalmente a temperatura da água.