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Exercícios de Química

Exercícios sobre Termoquímica

Carolina Batista Professora de Química

Termoquímica é a área da Química que estuda a energia, na forma de calor, envolvida nas reações.

A absorção de calor indica que uma reação é endotérmica. Já uma reação exotérmica, libera calor na formação de novas substâncias.

Confira a seguir uma lista com 10 questões, de vestibulares e do Enem, sobre o tema e adquira mais conhecimento com o gabarito comentado por um especialista.

Bons estudos!

Conceitos gerais

1. (UFBA) Em relação aos aspectos energéticos envolvidos nas transformações químicas, pode-se afirmar:

a) a queima da parafina de uma vela exemplifica um processo endotérmico. b) a vaporização da água de uma piscina pela ação da luz solar exemplifica um processo endotérmico. c) a combustão do álcool hidratado em motores de automóveis exemplifica um processo endotérmico. d) a formação de um iceberg a partir da água do mar exemplifica um processo endotérmico. e) o valor de ΔH de uma transformação depende exclusivamente do estado físico dos reagentes.

Ver Resposta

Alternativa correta: b) a vaporização da água de uma piscina pela ação da luz solar exemplifica um processo endotérmico.

a) ERRADA. Trata-se de um processo exotérmico. Uma vela, por exemplo, contém parafina, um composto formado por carbono e hidrogênio derivado do petróleo. Essa substância é o combustível da vela, que quando a chama está acesa, gera calor e cede-o para o ambiente.

b) CORRETA. Trata-se de um processo endotérmico. As moléculas de água no estado líquido interagem por meio das ligações de hidrogênio. Essas ligações são mais fracas que as ligações covalentes que ligam os átomos na molécula. Sendo assim, ao receber a energia solar, as ligações de hidrogênio são rompidas e as moléculas de água se dispersam na forma de vapor.

c) ERRADA. Trata-se de um processo exotérmico. A combustão é uma reação química em que o álcool é o combustível e a partir do contato com o oxigênio gera calor por meio de sua queima. Quando a combustão é completa ocorre a produção de dióxido de carbono, mas quando é incompleta há a liberação de monóxido de carbono, um poluente tóxico.

d) ERRADA. Trata-se de um processo exotérmico. Os icebergs são grandes blocos de água pura. A passagem do estado líquido para o sólido libera calor no processo de solidificação e, por isso, a variação de entalpia (ΔH) é negativa (menor que zero).

e) ERRADA. A quantidade de calor envolvida nas reações químicas leva em consideração a energia inicial e a energia final.

A variação de entalpia (ΔH) depende das condições do sistema como, por exemplo, temperatura, pressão e quantidade dos reagentes e produtos.

Saiba mais sobre as reações químicas e energia envolvida nas transformações em:

• Termoquímica
• Reações químicas

2. (Fatec) Considere as afirmações a seguir, segundo a Lei de Hess.

I – O calor de reação (ΔH) depende apenas dos estados inicial e final do processo. II – As equações termoquímicas podem ser somadas como se fossem equações matemáticas. III – Podemos inverter uma equação termoquímica desde que se inverta o sinal de ΔH. IV – Se o estado final do processo for alcançado por vários caminhos, o valor de ΔH dependerá dos estados intermediários através dos quais o sistema pode passar.

Conclui-se que:

a) as afirmações I e II são verdadeiras. b) as afirmações II e III são verdadeiras. c) as afirmações I, II e III são verdadeiras. d) todas são verdadeiras. e) todas são falsas.

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Alternativa correta: c) as afirmações I, II e III são verdadeiras.

a) ERRADA. Não apenas as afirmativas I e II estão corretas, mas também a afirmativa III.

Quando se inverte uma reação termoquímica, deve-se trocar o sinal do ΔH. Isso deve ser feito porque se em um sentido a reação libera calor, no sentido oposto há a absorção da mesma quantidade de calor, o que representa a conservação de energia nos estados final e inicial.

Veja essa reação química como exemplo:

Graficamente, podemos representar a variação de entalpia da seguinte forma:

Os dois caminhos da reação envolvem a mesma quantidade de energia, em um sentido há a absorção de calor (ΔH positivo) e no inverso há a liberação (ΔH negativo).

b) ERRADA. Não apenas as afirmativas II e III estão corretas, mas também a afirmativa I, pois o valor de ΔH de um processo:

• não depende do número de etapas intermediárias
• não depende do tipo de reação que ocorre em cada etapa do processo

Veja os caminhos dessa reação química:

Atribuindo valores ao ΔH, ΔH1 e ΔH2 temos:

Primeiro caminho
Segundo caminho

Somando-se a energia envolvida:

Concluímos que a variação de entalpia total corresponde a: , ou seja, independente do caminho percorrido, o valor será o mesmo.

c) CORRETA. As afirmativas I, II e III estão corretas porque:

• I: O calor de reação (ΔH) depende apenas dos estados inicial e final do processo, pois a energia se conserva, não importando a quantidade de etapas.
• II: A lei de Hess permite que as equações termoquímicas sejam somadas como se fossem equações matemáticas, pois o cálculo de ΔH é o melhor caminho a ser seguido quando a execução experimental de algumas reações químicas são inviáveis.
• III: Pela conservação de energia, quando há liberação de energia em um caminho da reação, no sentido inverso deve ocorrer a absorção, e isso é demonstrado pela inversão do sinal de ΔH.

d) ERRADA. A afirmativa IV está errada, pois a variação da energia independe do caminho percorrido.

e) ERRADA. As afirmativas I, II e III são verdadeiras.

Para saber mais sobre a entalpia das reações e a Lei de Hess, esses textos irão de ajudar:

• Entalpia
• Lei de Hess

Equações termoquímicas

3. (Fuvest) 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:

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

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.

Ver Resposta

Alternativa correta: b) −204 kJ ∙ mol−1.

1º passo: manipular as equações para se obter a reação desejada.

• 1ª equação: mantém-se
• 2ª equação: inverte o sentido da reação e o valor de ΔH
• 3ª equação: inverte o sentido da reação e o valor de ΔH

Quando cancelamos os termos iguais, que estão em lados opostos, encontramos a reação química dada no enunciado.

2º passo: efetua-se a soma algébrica dos processos.

Como foram dados os valores de ΔH, a soma das energias permite que encontremos a variação de entalpia total da reação.

VEJA TAMBÉM: Transformações Químicas

4. (UFMS) Calcule a entalpia, ΔH, em kcal/mol, da reação

nas condições ambientais (25 °C e 1 atm), sabendo-se que:

I
II
III

Ver Resposta

Resposta correta: ΔHº = +94 Kcal/mol

1º passo: manipular as equações para se obter a reação desejada.

• 1ª equação: Inverte o sentido da equação e o sinal da entalpia. Após isso, divide ambos por 2.

• 2ª equação: Inverte o sentido da equação e o sinal da entalpia. Após isso, divide ambos por 2.

• 3ª equação: Multiplica a equação e a entalpia por 3/2.

Quando cancelamos os termos iguais, que estão em lados opostos, encontramos a reação química dada no enunciado.

No caso do oxigênio, subtraímos a quantidade que está nos produtos pela quantidade reagente.

2º passo: efetua-se a soma algébrica dos processos.

Como foram dados os valores de ΔH, a soma das energias permite que encontremos a variação de entalpia total da reação.

VEJA TAMBÉM: Número de Mol e Massa Molar

Processos exotérmicos e endotérmicos

5. (UFMT) Nas reações químicas, a quantidade de calor liberada ou absorvida pela transformação é denominada calor de reação. Se uma reação é:

(0) exotérmica, o sistema perde calor e a vizinhança ganha a mesma quantidade perdida pelo sistema. (1) endotérmica, o sistema ganha calor e a vizinhança perde a mesma quantidade recebida pelo sistema. (2) exotérmica, sua entalpia final é menor que sua entalpia inicial, logo sua variação de entalpia, ΔH, é menor que zero. (3) endotérmica, sua entalpia final é maior que sua entalpia inicial, logo sua variação de entalpia, ΔH, é maior que zero.

Aponte a(s) alternativa(s) correta(s).

Ver Resposta

Alternativas corretas: (0), (1), (2) e (3).

(0) CORRETA. Em uma reação exotérmica, quando o sistema perde determinada quantidade de calor, a vizinhança ganha a mesma quantidade, pela conservação de energia enunciada na Primeira Lei da Termodinâmica.

A energia em um sistema não pode ser destruída nem criada, apenas transformada.

(1) CORRETA. A afirmação sobre reação endotérmica indica que a vizinhança cede calor e à medida que o ambiente perde energia, ela está sendo absorvida pelo sistema.

(2) CORRETA. Em uma reação exotérmica, a entalpia dos produtos é maior porque uma reação desse tipo libera calor quando novas substâncias são formadas, que é sinalizado pelo ΔH negativo.

(3) CORRETA. Em uma reação endotérmica, a entalpia dos reagentes é maior porque uma reação desse tipo absorve calor para que novas substâncias sejam formadas, que é sinalizado pelo ΔH positivo.

VEJA TAMBÉM: Primeira Lei da Termodinâmica 6. (UFMG) Ao se sair molhado em local aberto, mesmo em dias quentes, sente-se uma sensação de frio. Esse fenômeno está relacionado com a evaporação da água que, no caso, está em contato com o corpo humano. O que explica essa sensação de frio?

a) A evaporação da água é um processo endotérmico e cede calor ao corpo. b) A evaporação da água é um processo endotérmico e retira calor do corpo. c) A evaporação da água é um processo exotérmico e cede calor ao corpo. d) A evaporação da água é um processo exotérmico e retira calor do corpo.

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Alternativa correta:

a) ERRADA. A evaporação é um processo endotérmico e, por isso, absorve calor.

b) CORRETA. Para que a água mude de estado físico, ocorre a absorção de calor pelas moléculas. Ao ganhar energia, a água passa ao estado gasoso e, por isso, quando transpiramos, o nosso suor evapora devido ao calor latente de evaporação.

Energia envolvida nas mudanças de estado físico

c) ERRADA. A evaporação é um processo endotérmico. O fenômeno inverso, a condensação, é que cede calor e é um processo exotérmico (ΔH negativo).

d) ERRADA. A evaporação é um processo endotérmico e, por isso, retira calor do ambiente. O fenômeno inverso, a condensação, é que cede calor e é um processo exotérmico (ΔH negativo).

Leia os textos a seguir e aprenda mais sobre os assuntos abordados nessa questão:

• Evaporação
• Calor latente
• Estados físicos da matéria

7. (UFRS) Considere as transformações a que é submetida uma amostra de água, sem que ocorra variação da pressão externa:

Mudanças de estado físico da água

Pode-se afirmar que:

a) as transformações 3 e 4 são exotérmicas. b) as transformações 1 e 3 são endotérmicas. c) a quantidade de energia absorvida em 3 é igual à quantidade liberada em 4. d) a quantidade de energia liberada em 1 é igual à quantidade liberada em 3. e) a quantidade de energia liberada em 1 é igual à quantidade absorvida em 2.

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Alternativa correta: e) a quantidade de energia liberada em 1 é igual à quantidade absorvida em 2.

As mudanças de estado físico apresentadas na questão são:

Observando o tipo de transformação e a energia envolvida em cada processo, temos:

a) ERRADA. Das transformações apresentadas na alternativa, apenas a transformação 4 é exotérmica. Na fusão, a união das moléculas no gelo é desfeita e energia é liberada para o ambiente quando a água passa ao estado líquido.

b) ERRADA. As transformações 1 e 3 são exotérmicas, pois representam os processos que liberam calor: condensação e solidificação.

c) ERRADA. O correto é o inverso do que foi afirmado: “a quantidade de energia liberada em 3 é igual à quantidade absorvida em 4”, pois o processo 3 representa a passagem do estado líquido para o sólido, que libera calor, e o processo 4 refere-se à passagem do estado sólido para o líquido, que absorve calor.

d) ERRADA. A quantidade de energia liberada em 1 não é igual à quantidade liberada em 3, porque não se tratam do mesmo tipo de transformações física nem representam sentidos opostos de mudança.

e) CORRETA. A quantidade de energia liberada na condensação (transformação 1) é igual a energia absorvida na evaporação (transformação 2), pois são processos opostos.

Os textos a seguir te darão mais conhecimento sobre o tema:

• Reações endotérmicas e exotérmicas
• Estados físicos da água

Termoquímica no Enem

8. (Enem/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.

Substância	Fórmula	Entalpia de combustão (KJ/mol)
Acetileno	C2H2	- 1298
Etano	C2H6	- 1558
Etanol	C2H5OH	- 1366
Hidrogênio	H2	- 242
Metanol	CH3OH	- 558

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

a) Etano. b) Etanol. c) Metanol. d) Acetileno. e) Hidrogênio.

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Alternativa correta: e) Hidrogênio.

Para cada uma das substâncias apresentadas na tabela temos que encontrar:

• Massa molecular
• Energia por grama de substância
• Energia liberada em 1 kg de substância

Substância 1: Acetileno (C2H2)

Massa molecular
Energia por g
Energia para 1 kg

Substância 2: Etano (C2H6)

Massa molecular
Energia por g
Energia para 1 kg

Substância 3: Etanol (C2H5OH)

Massa molecular
Energia por g
Energia para 1 kg

Substância 4: Hidrogênio (H2)

Massa molecular
Energia por g
Energia para 1 kg

Substância 5: Metanol (CH3OH)

Massa molecular
Energia por g
Energia para 1 kg

De acordo com os cálculos realizados e analisando as alternativas, podemos perceber que a substância mais eficiente é o hidrogênio, pois na combustão utilizando 1 kg (1000 g) desse combustível obtém-se maior liberação de energia.

Para aprender mais, esses textos irão te ajudar:

• Massa molecular
• Energia

9. (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 5 g desse bio-óleo resultando em CO2 (gasoso) e H2O (gasoso) é:

a) -106 b) -94,0 c) -82,0 d) -21,2 e) -16,4

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Alternativa correta: c) -82,0

1º passo: manipular as equações para se obter a reação desejada.

• 1ª equação: mantém-se
• 2ª equação: inverte o sentido da reação e o valor de ΔH

2º passo: efetua-se a soma algébrica dos processos.

Como foram dados os valores de ΔH, a soma das energias permite que encontremos a variação de entalpia total da reação.

3º passo: calcular a quantidade de energia liberada em 5 g.

VEJA TAMBÉM: Biocombustíveis 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 superfície terrestre por segundo. No entanto, o aproveitamento dessa energia é difícil porque ela é diluída (distribuída 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. Química e 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 químicos 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

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

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Alternativa correta: d) satisfatória, uma vez que a reação direta ocorre com absorção de calor e promove a formação das substâncias combustíveis que poderão ser utilizadas posteriormente para obtenção de energia e realização de trabalho útil.

a) ERRADA. A expressão "+ calor" indica que a reação é endotérmica e, consequentemente, tem a capacidade de absorver calor do ambiente.

b) ERRADA. As substâncias produzidas na reação são combustíveis e sofrem combustão, um tipo de reação que libera calor, quando reagem com um comburente, como o oxigênio.

c) ERRADA. O monóxido de carbono (CO) possui um elevado poder calorífico e como o sistema está em equilíbrio, não há trocas com o ambiente, ou seja, os gases produzidos estão confinados.

d) CORRETA. A reação apresentada é endotérmica, ou seja, absorve calor. Isso é demonstrado pela expressão "+ calor" junto aos reagentes.

A seta ⇔ indica que o sistema está em equilíbrio e, por isso, a absorção de calor faz com que o equilíbrio se desloque no sentido direto na reação, formando mais produtos, conforme o princípio de Le Chatelier.

Os produtos da reação são substâncias combustíveis e ao reagirem com uma substância comburente, ocorre uma reação de combustão, que pode ser utilizada para gerar energia.

e) ERRADA. A reação direta ocorre com absorção de calor e não com liberação, conforme afirmado na alternativa.

Confira os textos a seguir e aprenda mais sobre o tema abordado nessa questão:

• Equilíbrio químico
• Princípio de Le Chatelier
• Calor e temperatura
• Combustão

Carolina Batista Técnica em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (2011) e Bacharelada em Química Tecnológica e Industrial pela Universidade Federal de Alagoas (2018).

Veja também

• Termoquímica: o que é, reações químicas e entalpia
• Reações Endotérmicas e Exotérmicas
• Lei de Hess
• Combustão
• Ciências da natureza e suas tecnologias
• Entalpia
• Cinética Química
• Princípio de Le Chatelier