EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO – QUIMICA – TERMOQUIMICA
1. (Fuvest 2013) Em uma reação de síntese, induzida por luz vermelha de frequência f igual a 4,3  1014 Hz,
ocorreu a formação de 180 g de glicose. Determine
a) o número N de mols de glicose produzido na reação;
b) a energia E de um fóton de luz vermelha;
c) o número mínimo n de fótons de luz vermelha necessário para a produção de 180 g de glicose;
d) o volume V de oxigênio produzido na reação (CNTP).
Note e adote: 6H2O  6CO2  energia  C6H12O6  6O2 ; Massas molares: H (1g/mol), C (12g/mol), O (16g/mol);
Energia do fóton: E  h f; Constante de Planck: h  6,6  1034 J  s; Nessa reação são necessários 2800 kJ de
energia para a formação de um mol de glicose; 1 mol de gás ocupa 22,4 L (CNTP – Condições Normais de
Temperatura e Pressão).
2. (Fuvest 2013) A matriz energética brasileira é constituída, principalmente, por usinas hidrelétricas, termelétricas,
nucleares e eólicas, e também por combustíveis fósseis (por exemplo, petróleo, gasolina e óleo diesel) e
combustíveis renováveis (por exemplo, etanol e biodiesel).
a) Para cada tipo de usina da tabela abaixo, assinale no mapa seguinte, utilizando o símbolo correspondente, um
estado, ou a divisa de estados limítrofes, em que tal usina pode ser encontrada.
Usina
Hidrelétrica binacional em operação
Hidrelétrica de grande porte em construção
Símbolo
Nuclear em operação
Eólica em operação
A entalpia de combustão do metano gasoso, principal componente do gás natural, corrigida para 25°C, é –213
kcal/mol e a do etanol líquido, à mesma temperatura, é –327 kcal/mol.
b) Calcule a energia liberada na combustão de um grama de metano e na combustão de um grama de etanol. Com
base nesses valores, qual dos combustíveis é mais vantajoso sob o ponto de vista energético? Justifique.
Dados: Massa molar(g/mol): CH4=16; C2H6O=46.
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3. (Fuvest 2015) A dieta de jogadores de futebol deve fornecer energia suficiente para um bom desempenho. Essa
dieta deve conter principalmente carboidratos e pouca gordura. A glicose proveniente dos carboidratos é
armazenada sob a forma do polímero glicogênio, que é uma reserva de energia para o atleta.
Certos lipídios, contidos nos alimentos, são derivados do glicerol e também fornecem energia.
a) Durante a respiração celular, tanto a glicose quanto os ácidos graxos provenientes do lipídio derivado do glicerol
são transformados em CO2 e H2O. Em qual destes casos deverá haver maior consumo de oxigênio: na
transformação de 1mol de glicose ou na transformação de 1mol do ácido graxo proveniente do lipídio cuja
fórmula estrutural é mostrada acima? Explique.
Durante o período de preparação para a Copa de 2014, um jogador de futebol recebeu, a cada dia, uma dieta
contendo 600 g de carboidrato e 80 g de gordura. Durante esse período, o jogador participou de um treino por dia.
b) Calcule a energia consumida por km percorrido em um treino (kcal / km), considerando que a energia necessária
para essa atividade corresponde a 2 3 da energia proveniente da dieta ingerida em um dia.
Dados:
Energia por componente dos alimentos:
Carboidrato ....... 4 kcal / g
Gordura ............. 9 kcal / g
Distância média percorrida por um jogador: 5000 m / treino
4. (Unicamp 2015) Água potável pode ser obtida a partir da água do mar basicamente através de três processos.
Um desses processos é a osmose reversa; os outros dois envolvem mudanças de fases da água. No processo
denominado MSFD, a água do mar é aquecida, vaporizada e em seguida liquefeita. No outro, denominado FM, a
água do mar é resfriada, solidificada e em seguida fundida. Nesses dois processos, a água líquida passa para outro
estado de agregação e dessa forma se separa dos solutos presentes na água do mar.
a) Considere a afirmação: “Os processos industriais MSFD e FM são análogos a fenômenos naturais ao
promoverem a separação e purificação da água; no entanto, nos processos MSFD e FM essa purificação
necessita de energia, enquanto nos fenômenos naturais essa energia não é necessária”. Responda inicialmente
se concorda totalmente, concorda parcialmente ou discorda totalmente e só depois justifique sua escolha.
b) Suponha que uma mesma quantidade de água dessalinizada fosse obtida por esses dois processos industriais
até a primeira mudança de fase, a partir de água do mar a 25 ºC. Em qual dos dois processos, MSFD ou FM, a
quantidade de energia envolvida seria maior? Justifique sua resposta.
Dados: H2O( )  H2O(s); ΔHfus  6kJ mol1; H2O( )  H2O(g); ΔHvap  42kJ mol1.
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Considerar que os processos MSFD e FM se baseiam nas transições de fases da água pura, em condições padrão,
e que o calor específico da água do mar é constante em toda a faixa de temperatura.
6. (Unicamp 2015) Um artigo científico recente relata um processo de produção de gás hidrogênio e dióxido de
carbono a partir de metanol e água. Uma vantagem dessa descoberta é que o hidrogênio poderia assim ser gerado
em um carro e ali consumido na queima com oxigênio. Dois possíveis processos de uso do metanol como
combustível num carro – combustão direta ou geração e queima do hidrogênio – podem ser equacionados conforme
o esquema abaixo:
CH3OH(g)  3 O2 (g)  CO2 (g)  2 H2O(g)
2
CH3OH(g)  H2O(g)  CO2 (g)  3H2 (g)
combustão direta
geração e queima de hidrogênio
H2 (g)  1 O2 (g)  H2O(g)
2
De acordo com essas equações, o processo de geração e queima de hidrogênio apresentaria uma variação de
energia
a) diferente do que ocorre na combustão direta do metanol, já que as equações globais desses dois processos são
diferentes.
b) igual à da combustão direta do metanol, apesar de as equações químicas globais desses dois processos serem
diferentes.
c) diferente do que ocorre na combustão direta do metanol, mesmo considerando que as equações químicas
globais desses dois processos sejam iguais.
d) igual à da combustão direta do metanol, já que as equações químicas globais desses dois processos são iguais.
8. (Fuvest 2015) O hidrogênio tem sido apontado como possível fonte de energia do futuro. Algumas montadoras
de automóveis estão construindo carros experimentais que podem funcionar utilizando gasolina ou hidrogênio
líquido como combustível.
Considere a tabela a seguir, contendo dados obtidos nas mesmas condições, sobre a energia específica
(quantidade de energia liberada pela combustão completa de 1 g de combustível) e o conteúdo de energia por
volume (quantidade de energia liberada pela combustão completa de 1 L de combustível), para cada um desses
combustíveis:
Combustível
Gasolina Líquida
Hidrogênio Líquido
Energia Específica
(kJ / g)
47
142
Conteúdo de energia por volume
(103 kJ / L)
35
10
a) Com base nos dados da tabela, calcule a razão entre as densidades da gasolina líquida e do hidrogênio líquido
(dgasolina( ) dhidrogênio( ) ). Mostre os cálculos.
b) Explique por que, embora a energia específica do hidrogênio líquido seja maior do que a da gasolina líquida, o
conteúdo de energia por volume do hidrogênio líquido é menor do que o da gasolina líquida.
18. (Fuvest 2013) A partir de considerações teóricas, foi feita uma estimativa do poder calorífico (isto é, da
quantidade de calor liberada na combustão completa de 1 kg de combustível) de grande número de
hidrocarbonetos. Dessa maneira, foi obtido o seguinte gráfico de valores teóricos:
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Com base no gráfico, um hidrocarboneto que libera 10.700 kcal/kg em sua combustão completa pode ser
representado pela fórmula
Dados: Massas molares (g/mol), C=12,0; H=1,00.
a) CH4
b) C2H4
c) C4H10
d) C5H8
e) C6H6
19. (Ita 2013) 100 gramas de água líquida foram aquecidos utilizando o calor liberado na combustão completa de
0,25 gramas de etanol. Sabendo que a variação da temperatura da água foi de 12,5°C, assinale a alternativa que
apresenta o valor CORRETO para a entalpia molar de combustão do etanol. Considere que a capacidade calorífica
da água é igual a 4,18 kJ  kg1  C1 e que a energia liberada na combustão do etanol foi utilizada exclusivamente
no aquecimento da água.
a) 961kJ
b) 5,2 kJ
c) 4,2 kJ
d) 5,2 kJ
e) 961kJ
20. (Ita 2013) Em um gráfico de pressão versus volume, represente o diagrama do ciclo idealizado por Carnot
(máquina térmica) para uma transformação cíclica, ininterrupta, e sem perdas de calor e de trabalho, e vice-versa.
Identifique e denomine as quatro etapas dessa transformação cíclica.
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Leia o texto a seguir para responder à(s) seguinte(s) questão(ões).
O sucesso da experiência brasileira do Pró-álcool e do desenvolvimento da tecnologia de motores bicombustíveis é
reconhecido mundialmente. Países europeus usam a experiência brasileira como base para projetos de implantação
da tecnologia de veículos movidos a células a combustível, que produzem energia usando hidrogênio. Como o H 2
não existe livre na natureza, ele pode ser obtido a partir do etanol de acordo com a reação:
H3C  CH2  OH( )  2H2O(g)  1 O2 (g)  5H2 (g)  2CO2 (g)
2
21. (Fgv 2013) Considere:
ΔHo combustão C2H5OH = –1 368 kJ mol–1.
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ΔHo formação H2O = –286 kJ mol
–1
Pode-se afirmar corretamente que a entalpia da reação de produção de hidrogênio a partir do etanol, em kJ, é igual
a
a) +62.
b) +1 654.
c) –62.
d) –1 082.
e) –2 798.
Gabarito:
Resposta da questão 1:
[Resposta do ponto de vista da disciplina de Química]
a) De acordo com o enunciado ocorreu a formação de 180 g de glicose e este valor corresponde a um mol de
glicose (C6H12O6  6  12  12  1  6  16  180).
b) Como a energia do fóton é dada por E  h f , onde h  6,6  1034 J  s .
Na reação de síntese, induzida por luz vermelha de frequência f igual a 4,3  1014 Hz, então:
E  h f
E  6,6  1034 J  s  4,3  1014 s1  28,38  1020  2,84  1019 J
E  2,8  1019 J (um fóton)
c) Nessa reação são necessários 2800 kJ (2800 kJ  2,8  106 J) de energia para a formação de um mol de glicose,
então:
2,8  1019 J
2,8  10 J
6
1 fóton
n
n  1025 fótons
d) 6H2O  6CO2  energia  C6H12O6  6O2; CNTP.
1 mol (O2 )
22,4 L
6mol (O2 )
V
V  134,4 L
[Resposta do ponto de vista da disciplina de Física]
a) Química.
b) Dado: h  6,6  10–34 J  s; f  4,3  1014 Hz.
Aplicando esses valores na equação dada:
E  hf  6,6  1034  4,3  1014  E  2,8  1019 J.
c) Dado: Glicose  C6H12O6 ; H (1g/mol), C (12g/mol), O (16g/mol); E = 2.800 kJ/mol = 2,8  106 J/mol.
A massa molar da glicose é:
M  (6  12)  (12  1)  (6  16)  180 g.
Calculando o número n de fótons para produzir 1 mol de glicose ou 180 g.
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nE  2.800  103  n 
2.800  103
2,8  10
19
 n  1025 fótons.
d) Dado: nas CNTP, o volume ocupado por um mol de gás é 22,4 L.
A reação dada mostra que são produzidos 1 mol de glicose e 6 mols de O 2. Assim, o volume produzido de O2 na
reação é:
V  6  22,4  V  134,4 L.
Resposta da questão 2:
[Resposta do ponto de vista da disciplina de Geografia]
A hidrelétrica binacional em operação é a Usina de Itaipu, construída no rio Paraná, na fronteira do estado do
Paraná com o Paraguai.
A hidrelétrica de grande porte em construção é a Usina de Belo Monte, situada no Rio Xingu, no estado do Pará.
Com produção estimada em cerca de 10% do consumo nacional, será a terceira maior hidrelétrica do mundo e a
maior inteiramente brasileira. Seu funcionamento está previsto para 2015.
A usina nuclear em operação encontra-se na Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto, no estado do Rio de Janeiro,
formado pelo conjunto das usinas Angra 1, Angra 2 e Angra 3 que atualmente encontra-se em construção.
O Brasil apresenta atualmente (2013) 46 usinas eólicas em operação, estando a maior parte delas localizadas na
região nordeste, como o Parque eólico Alegria e Rio de Fogo, no estado do Rio Grande do Norte.
[Resposta do ponto de vista da disciplina de Química]
b) A entalpia de combustão do metano gasoso, principal componente do gás natural, corrigida para 25°C, é –213
kcal/mol, então:
1 mol CH4
213 kcal liberados
16 g CH4
213 kcal liberados
1 g CH4
ECH4
ECH4  13,31 kcal liberados
A entalpia de combustão do etanol líquido, à mesma temperatura, é de –327 kcal/mol, então:
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1 mol C2H6O
327 kcal liberados
46 g C2H6O
327 kcal liberados
1 g C2H6O
EC2H6O
EC2H6O  7,11 kcal liberados
Conclusão: O combustível mais vantajoso sob o ponto de vista energético é o metano, pois seu poder calorífico é
maior do que o do etanol líquido.
Resposta da questão 3:
a) Para 1 mol de glicose, vem:
1C6H12O6  6O2  6CO2  6H2O
6 mols
de oxigênio
consumidos
Para 1 mol do ácido graxo derivado do lipídio, vem:
Conclusão: haverá maior consumo de oxigênio no caso do ácido graxo proveniente do lipídio.
b) Um jogador de futebol recebeu, a cada dia, uma dieta contendo 600 g de carboidrato e 80 g de gordura, então:
Energia por componente dos alimentos:
Carboidrato ....... 4 kcal / g
Gordura ............. 9 kcal / g
1g
600 g
4 kcal
Ecarboidrato
Ecarboidrato  2.400 kcal
1g
9 kcal
80 g
Elipídio
Elipídio  720 kcal
Etotal  2.400 kcal  720 kcal  3.120 kcal
Cálculo da energia consumida por km percorrido em um treino (kcal / km), considerando que a energia
necessária para essa atividade corresponde a 2 3 da energia total:
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2
 3.120 kcal
3
 2.080 kcal
Ekm 
Ekm
Distância média percorrida por um jogador: 5000 m/ treino, ou seja 5 km, então:
2.080 kcal
E
5 km
1 km
E  416 kcal
Conclusão : 416 kcal / km.
Resposta da questão 4:
a) Concordo parcialmente.
MSFD: a água do mar é aquecida, vaporizada (vaporização; passagem do estado líquido para gasoso) e em
seguida liquefeita (condensação; passagem do estado gasoso para líquido). Neste caso os processos são
análogos a fenômenos naturais.
FM: a água do mar é resfriada, solidificada (solidificação; passagem do estado líquido para sólido) e em seguida
fundida (fusão: passagem do estado sólido para líquido). Neste caso os processos são análogos a fenômenos
naturais.
Os processos industriais MSFD e FM são análogos a fenômenos naturais ao promoverem a separação e
purificação da água. Nos processos MSFD e FM a purificação da água necessita de energia, e nos fenômenos
naturais essa energia também é necessária sendo fornecida pelo ambiente.
b) Primeira resolução:
MSFD:
Partindo  se de 25 C e atingindo  se 100 C (ebulição); ΔT  (100  25)  75 C
H2O( )  H2O(g)
ΔHvaporização  42 kJ mol1
Energia envolvida  42 kJ para 18 g de água
FM:
Partindo  se de 25 C e atingindo  se 0 C (solidificação); ΔT  (25  0)  25 C
H2O( )  H2O(s)
ΔHfusão   6 kJ mol1
Energia envolvida  6 kJ para 18 g de água
Como a variação de temperatura no processo MSFD é três vezes maior do que no caso do FM
(ΔTMSFD  75 C  3  25 C; ΔTMSFD  3 ΔTFM ) , conclui-se que a energia envolvida neste caso também é maior.
Segunda resolução:
MSFD: a quantidade de calor envolvida partindo-se de 25 C e atingindo-se 100 C pode ser calculada pela
fórmula Q  m  c  ΔT.
Para 1mol, ou seja, 18 g de água e c  4,18J / (g  C), vem:
ΔT  (100  25)  75 C
Q  m  c  ΔT
Q  18  4,18  75
Q  5.643 J
A quantidade de calor envolvida na vaporização da água pode ser calculada pela fórmula Q'  m  ΔHvaporização.
Q'  m  ΔHvaporização
Q'  18  42  103
Q'  756  103 J  756.000 J
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EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO – QUIMICA – TERMOQUIMICA
QMSFD (total)  Q  Q'
QMSFD (total)  5643  756.000 J
QMSFD (total)  761.643 J
FM: a quantidade de calor envolvida partindo-se de 25 C e atingindo-se 0 C pode ser calculada pela fórmula
Q  m  c  ΔT.
Para 1mol, ou seja, 18 g de água e c  4,18J / (g  C), vem:
ΔT  (0  25)  25 C
Q  m  c  ΔT
Q  18  4,18  ( 25)
Q  1.881 J
A quantidade de calor envolvida na solidificação da água pode ser calculada pela fórmula Q'  m  ΔHfusão .
Q'  m  ΔHfusão
Q'  18  ( 6.000)
Q'  108.000 J
QFM (total)  Q  Q'
QFM (total)  1.881  108.000
QFM (total)  109.881 J
QMSFD (total)  761.643 J
QFM (total)  109.881 J
QMSFD (total)  761.643 J
QFM (total)  109.881 J
Conclusão :
QMSFD (total)  QFM (total)
Resposta da questão 6:
[D]
O processo de geração e queima de hidrogênio apresentaria uma variação de energia igual à da combustão direta
do metanol, já que as equações químicas globais desses dois processos são iguais (Lei de Hess).
CH3OH(g)  3 O2 (g)  CO2 (g)  2 H2O(g)
2
combustão direta
CH3OH(g)  H2O(g)  CO2 (g)  3H2 (g)
3 H2 (g)  3 O2 (g)  3 (2)H2O(g)
2
Global
CH3OH(g)  3 O2 (g) 
 CO2 (g)  2H2O(g)
2
geração e queima de hidrogênio
Resposta da questão 8:
a) A partir da tabela, vem:
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Combustível
Energia Específica
(kJ / g)
Gasolina Líquida
Hidrogênio Líquido
47
142
Conteúdo de energia por volume
(103 kJ / L)
35
10
Para 1 L :
1g
47 kJ
35  103 kJ
mgasolina
mgasolina  0,745  103 g
dgasolina  745 g / L
Para 1 L :
1g
142 kJ
10  103 kJ
mH2 líquido
mH2 líquido  0,0704  103 g
dH2 líquido  70,4 g / L
Cálculo da relação entre as densidades da gasolina e do hidrogênio líquido:
dgasolina
dH2 líquido

745
 10,568  10,6
70,4
b) Supondo o volume igual a V, teremos:
dgasolina
dH líquido
2
 10,6
mgasolina
V
 10,6
mH2 líquido
V
mgasolina
mH2 líquido
 10,6
mgasolina  10,6  mH2 líquido (válida também para 1 litro)
mgasolina  mH2 líquido
Combustível
Conteúdo de energia por litro
Gasolina Líquida
35  103 kJ
Hidrogênio Líquido
10  103 kJ
35  103 kJ  10  103 kJ
ou
10  103 kJ  35  103 kJ
H2 líquido
Gasolina
Conclusão: o conteúdo de energia por volume do hidrogênio líquido é menor do que o da gasolina líquida.
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Resposta da questão 18:
[B]
Com base no gráfico, para um hidrocarboneto que libera 10.700 kcal/kg, teremos:
massa de carbono
6
massa de hidrogênio
n
m
 m  n  M, então :
M
n carbono  M carbono
n hidrogênio  M hidrogênio
n carbono  12 g / mol
n hidrogênio 1 g / mol
6
6
n carbono
n hidrogênio

n hidrogênio 12
6


2
12
n carbono
6
n hidrogênio  2  n carbono  C2H4 .
Resposta da questão 19:
[A]
A partir da massa água aquecida, da capacidade calorífica da água e da variação da temperatura, calcula-se a
quantidade de energia liberada na combustão do etanol:
m  100 g; c  4,18 kJ  kg1  C1; T  12,5 oC
Q  m  c  T
Q  100 g  4,18 kJ  kg1  C1  12,5 oC
Q  5225 g  kJ  103 g1  C1  o C  5,225 kJ
Q  5,225 kJ
5,225 kJ equivale ao valor da energia absorvida pela água na queima de 0,25 g de etanol. Para um mol de etanol,
ou seja, 46 g, vem:
5,225 kJ
E
0,25 g (etanol)
46 g
E  961,4 kJ
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Resposta da questão 20:
Gráfico:
Temos duas transformações adiabáticas e duas transformações isotérmicas.
A - B: isotérmica.
C - D: isotérmica.
D - A: adiabática.
B - C: adiabática.
Resposta da questão 21:
[A]
Equações obtidas a partir dos dados fornecidos:
C2H5OH  3O2  2CO2  3H2O
H1  1368 kJ.mol1
1
H2  O2  H2O
2
H2  286 kJ.mol1
Equação de formação do hidrogênio a partir do etanol:
1
C2H5OH  2H2O  O2  2CO2  5H2
2
Então:
C2H5OH  3O2  2CO2  3H2O
H1  1368 kJ.mol1 (manter)
1
H2  O2  H2O
2
H2  286 kJ.mol1 (multiplicar por 5 e inverter)
C2H5OH  3O2  2CO2  3H2O
H1  1368 kJ.mol1
5
O
H2  5( 286) kJ.mol1
2 2
1
C2H5OH  2H2O  O2  2CO2  5H2
Htotal  H1  H2
2
Htotal  1368  5( 286)  62 kJ
5H2O  5H2 
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