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Questão 27 da UFPR 2008

1ª fase · Química: Lei de Hess, entalpia de formação e energia de ligação

A perspectiva de esgotamento das reservas mundiais de petróleo nas próximas décadas tem incentivado o uso de biocombustíveis. Entre eles está o etanol, que no Brasil já vem sendo usado como combustível de automóveis há décadas. Usando o gráfico abaixo, considere as afirmativas a seguir:

Gráfico de entalpia com o eixo vertical indicando Energia (pressão constante), apresentando patamares de reação: de 2 C(s) + 3 H2(g) + 1/2 O2(g) para C2H5OH(l) com variação E1; de C2H5OH(l) + 3 O2(g) para 2 CO2(g) + 3 H2O(g) com variação E2; de 2 CO2(g) + 3 H2O(g) para 2 CO2(g) + 3 H2O(l) com variação E3; e diretamente de C2H5OH(l) + 3 O2(g) para 2 CO2(g) + 3 H2O(l) com variação E4.

1. A energia \text{E}_2 refere-se à entalpia de formação do etanol.
2. \text{E}_3 é a energia molar de vaporização da água.
3. A entalpia de formação do etanol é um processo endotérmico.
4. \text{E}_4 é a entalpia de combustão do etanol.

Assinale a alternativa correta.

  1. A
    Somente a afirmativa 4 é verdadeira.
  2. B
    Somente a afirmativa 1 é verdadeira.
  3. C
    Somente as afirmativas 3 e 4 são verdadeiras.
  4. D
    Somente as afirmativas 1, 2 e 3 são verdadeiras.
  5. E
    Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras.
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Resolução comentada

Leia o gráfico: cada seta indica uma variação de entalpia, e seta para baixo significa liberação de energia (processo exotérmico, \Delta H<0).

Afirmativa 1: a entalpia de formação do etanol é a variação ao formar 1 mol de \ce{C2H5OH(l)} a partir das substâncias simples (\ce{2 C(s) + 3 H2(g) + 1/2 O2(g)}). Isso corresponde a E_1, não a E_2. E_2 é a combustão com água gasosa. Falsa.

Afirmativa 2: E_3 vai de \ce{H2O(g)} para \ce{H2O(l)}, ou seja, é uma condensação (de 3 mol de água), e não uma vaporização. Além disso, não é energia molar, pois envolve 3 mol. Falsa.

Afirmativa 3: E_1 é uma seta para baixo, pois o etanol tem entalpia menor que a dos reagentes. A formação libera energia, então é exotérmica, não endotérmica. Falsa.

Afirmativa 4: E_4 vai de \ce{C2H5OH(l) + 3 O2(g)} para \ce{2 CO2(g) + 3 H2O(l)}. É a combustão completa de 1 mol de etanol, com os produtos nos estados mais estáveis (água líquida). Essa é a entalpia de combustão. Verdadeira.

Só a afirmativa 4 é verdadeira.

Alternativa A.

Pegadinha: A afirmativa 2 engana ao inverter o sentido: a seta de \ce{H2O(g)} para \ce{H2O(l)} é condensação, não vaporização.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BAtribui a formação do etanol a E_2, mas ela corresponde a E_1; E_2 é combustão com água gasosa.
  • CConsidera a formação do etanol endotérmica, mas a seta E_1 desce, então é exotérmica.
  • DConfunde E_2 com formação, E_3 com vaporização e a formação com endotérmica; as três são falsas.
  • EE_3 é condensação da água, não vaporização, e a formação do etanol é exotérmica.

Assuntos: Lei de Hess, entalpia de formação e energia de ligação, Reações exotérmicas e endotérmicas, Combustão e poder calorífico.

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Fonte: UFPR 2008 · 1ª fase. Prova oficial ↗