Transformações químicas

Exame Nacional 2017, 2.ª fase — Grupo VII, item 2

A energia, transferida como calor, necessária para dissociar \(1 \text{mol}\) de moléculas de \({N}_{2}\left( g \right)\), a pressão constante, é \(945 \text{kJ}\).

A variação de entalpia associada à obtenção de \(4 \text{mol}\) de átomos de nitrogénio, em fase gasosa, a partir de \(2 \text{mol}\) de \({N}_{2}\left( g \right)\) é

(A) \(+\,\left( 4\times 945 \right) \text{kJ}\)

(B) \(-\,\left( 4\times 945 \right) \text{kJ}\)

(C) \(+\,\left( 2\times 945 \right) \text{kJ}\)

(D) \(-\,\left( 2\times 945 \right) \text{kJ}\)

Exame Nacional 2020, época especial — Grupo IV, item 2

A energia média da ligação \(C–C\) é \(347 {\text{kJ mol}}^{-1}\).

No estabelecimento de uma ligação \(C–C\) é, em média,

(A) libertada uma energia de \(5,76\times {10}^{-19} J\).

(B) absorvida uma energia de \(5,76\times {10}^{-19} J\).

(C) absorvida uma energia de \(5,76\times {10}^{-22} J\).

(D) libertada uma energia de \(5,76\times {10}^{-22} J\).

Exame Nacional 2022, 2.ª fase — item 1.2.1

O Sol emite luz, mas também fluxos de partículas que constituem o vento solar. Estas partículas carregadas eletricamente, como protões, eletrões e iões de hélio, interagem com o campo magnético terrestre, deformando-o.

Na alta atmosfera terrestre, encontra-se oxigénio atómico, mas raramente se encontra nitrogénio atómico, porque a ligação covalente na molécula de dinitrogénio é __________ e tem energia de ligação __________ do que a ligação covalente na molécula de dioxigénio.

(A) dupla … menor

(B) dupla … maior

(C) tripla … menor

(D) tripla … maior

Exame Nacional 2025, 2.ª fase — item 2.6

Ao dissolver \(KOH(s)\) em água, verifica-se um aumento da temperatura da solução.

A dissolução do \(KOH(s)\) em água ocorre por

(A) ionização e apresenta \(\Delta H>0\).

(B) ionização e apresenta \(\Delta H<0\).

(C) dissociação e apresenta \(\Delta H>0\).

(D) dissociação e apresenta \(\Delta H<0\).

Exame Nacional 2017, época especial — Grupo III, item 1.2

A combustão completa do metano pode ser traduzida por

\[{\text{CH}}_{4}\left( g \right)+2\,{O}_{2}\left( g \right)\to {\text{CO}}_{2}\left( g \right)+2\,{H}_{2}O(l)\]

Nesta reação, a variação de entalpia associada à combustão de \(1 \text{mol}\) de \({\text{CH}}_{4}\left( g \right)\) é \(-890 \text{kJ}\). Considere que a energia libertada nesta reação é usada num processo de aquecimento de água e que o rendimento desse processo é \(100\,\%\).

Calcule o volume de metano, medido nas condições normais de pressão e de temperatura (PTN), que tem de reagir completamente para aumentar em \(18{ }^{\circ }C\) a temperatura de uma amostra pura de \(5,0 \text{kg}\) de água.

Apresente todas as etapas de resolução.

Exame Nacional 2017, época especial — Grupo IV, item 1.3

O iodo, \({I}_{2}\left( g \right)\), reage com o hidrogénio, \({H}_{2}\left( g \right)\), em fase gasosa, formando-se iodeto de hidrogénio, \(HI(g)\). A reação pode ser traduzida por

\[{I}_{2}\left( g \right)+{H}_{2}\left( g \right)⇌2\,HI(g)\]

Nesta reação, a variação de entalpia associada à formação de \(2 \text{mol}\) de \(HI(g)\) é \(-9,2 \text{kJ}\).

A energia de ligação em \({H}_{2}\) (\(H–H\)) é \(436,4 {\text{kJ mol}}^{-1}\) e a energia de ligação em \(\text{HI}\) (\(H–I\)) é \(298,3 {\text{kJ mol}}^{-1}\).

Qual é a energia que se liberta quando se forma \(1 \text{mol}\) de ligações \(I–I\) em \({I}_{2}\)?

(A) \(307,5 \text{kJ}\)

(B) \(151,0 \text{kJ}\)

(C) \(169,4 \text{kJ}\)

(D) \(147,3 \text{kJ}\)

Exame Nacional 2022, 1.ª fase — item 4.2.1

Um navio transporta metano, \({\text{CH}}_{4}\) (\(M=16,05 {\text{g mol}}^{-1}\)), acondicionado em tanques. Um tanque na sua capacidade máxima contém \(1,17\times {10}^{5} \text{kg}\) de \({\text{CH}}_{4}\) liquefeito. O \({\text{CH}}_{4}\) liquefeito tem massa volúmica de \(0,4241 {\text{g cm}}^{-3}\).

A reação do \({\text{CH}}_{4}\) com o dioxigénio, \({O}_{2}\), em fase gasosa, é traduzida por

\[{\text{CH}}_{4}\left( g \right)+2\,{O}_{2}\left( g \right)\to {\text{CO}}_{2}\left( g \right)+2\,{H}_{2}O(g)  \Delta H=-890 \text{kJ}\]

Na reação completa do \({\text{CH}}_{4}\) proveniente do tanque do navio de transporte, são

(A) libertados \(6,49\times {10}^{12} J\) de energia.

(B) libertados \(8,90\times {10}^{5} J\) de energia.

(C) consumidos \(8,90\times {10}^{5} J\) de energia.

(D) consumidos \(6,49\times {10}^{12} J\) de energia.

Exame Nacional 2023, 2.ª fase — item 7.1

As indústrias cimenteiras são grandes emissoras de dióxido de carbono, \({\text{CO}}_{2}\). Uma das estratégias para a redução e valorização do \({\text{CO}}_{2}\left( g \right)\) consiste em fazê-lo reagir com di-hidrogénio, \({H}_{2}\left( g \right)\), formando metano, \({\text{CH}}_{4}\left( g \right)\), e água, \({H}_{2}O(g)\), o que permite armazenar energia na forma de \({\text{CH}}_{4}\) (gás natural sintético). A reação pode ser traduzida por

\[{\text{CO}}_{2}\left( g \right)+4\,{H}_{2}\left( g \right)\to {\text{CH}}_{4}\left( g \right)+2\,{H}_{2}O(g)\]

Determine a variação de entalpia da reação.

Considere as energias de ligação médias apresentadas na tabela.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Exame Nacional 2025, 1.ª fase — item 8.2

O armazenamento e o transporte do di-hidrogénio, \({H}_{2}\), têm sido estudados com vista à utilização deste gás como recurso energético. Num laboratório, estuda-se um processo de armazenar quimicamente o \({H}_{2}\) sob a forma de hidretos sólidos, mais fáceis e seguros de transportar, como é o caso do hidreto de sódio, \(\text{NaH}\), cuja formação pode ser traduzida por

\[2\,Na(s)+{H}_{2}\left( g \right)\to 2\,NaH(s)  \Delta H<0\]

Na reação entre o \(\text{NaH}\) e a água, forma-se \({H}_{2}\), de acordo com a equação

\[NaH(s)+{H}_{2}O(l)\to NaOH(aq)+{H}_{2}\left( g \right)  \Delta H<0\]

Admita que, nas reações (1) e (2), os reagentes se transformam completamente em produtos de reação e que não existem reações paralelas.

No processo que envolve as reações (1) e (2), é __________ energia e, no final, a quantidade de \({H}_{2}\left( g \right)\) que se forma é __________ quantidade de \({H}_{2}\left( g \right)\) inicial.

(A) libertada … o dobro da

(B) libertada … igual à

(C) absorvida … o dobro da

(D) absorvida … igual à

Exame Nacional 2026, 2.ª fase — itens 4.2.1, 4.2.2

O alumínio é um elemento químico muito usado na indústria aeroespacial.

a) [★] O átomo de cloro é considerado um radical livre, porque, no estado fundamental,

(A) possui um eletrão desemparelhado, sendo uma espécie muito reativa.

(B) não possui eletrões desemparelhados, sendo uma espécie muito reativa.

(C) possui um eletrão desemparelhado, sendo uma espécie pouco reativa.

(D) não possui eletrões desemparelhados, sendo uma espécie pouco reativa.

b) [★★] A Figura 1 representa o processo cíclico de destruição do \({O}_{3}\) pelo \({\text{CCl}}_{3}F\) com regeneração do \(\text{Cl}\cdot \). Na figura, destacam-se três etapas, A, B e C.

Associe cada etapa apresentada na Coluna I à sua descrição, apresentada na Coluna II. A cada letra corresponde apenas um número.

Areal, Prova-modelo n.º 2 — Grupo I, item 2.1.1

Uma das reações possíveis de oxidação do dióxido de enxofre, \({\text{SO}}_{2}\), estudada em laboratório, é a reação catalisada por metais na presença de oxigénio, que pode ser descrita pela seguinte equação química:

\[2\,{\text{SO}}_{2}\left( g \right)+{O}_{2}\left( g \right)⇌2\,{\text{SO}}_{3}\left( g \right)  \Delta H=-198 \text{kJ}\]

A energia da ligação enxofre–oxigénio na molécula de \({\text{SO}}_{2}\) é \(397 {\text{kJ mol}}^{-1}\) e a energia da ligação enxofre–oxigénio na molécula de \({\text{SO}}_{3}\) é \(381 {\text{kJ mol}}^{-1}\).

Determine a energia de ligação da molécula de oxigénio.

Porto Editora, Prova-modelo 2019 — Grupo II, item 1.2

O problema da destruição da camada de ozono tem vindo a assumir cada vez maior relevância, tendo-se tornado um motivo de preocupação mundial. Devido à presença de clorofluorocarbonetos (CFC) na estratosfera, o «óxido de cloro», \(\text{ClO}\), formado a partir da reação de átomos de cloro com o ozono, participa na destruição da camada de ozono.

Descreva o modo como os CFC provocam a destruição da camada de ozono, escrevendo as correspondentes equações químicas a partir do diclorodifluorometano, \({\text{CCl}}_{2}{F}_{2}\).

Exame Nacional 2018, época especial — Grupo IV, item 1.2

No corpo humano, os átomos de oxigénio estão maioritariamente ligados a átomos de hidrogénio, formando moléculas de água.

A água pode ser decomposta em hidrogénio e oxigénio, de acordo com

\[2\,{H}_{2}O(g)\to 2\,{H}_{2}\left( g \right)+{O}_{2}\left( g \right)\]

A variação de energia associada à decomposição de \(2 \text{mol}\) de \({H}_{2}O(g)\), segundo a reação considerada, é \(572 \text{kJ}\).

As energias das ligações \(H–H\) e \(O=O\) são, respetivamente, \(436 {\text{kJ mol}}^{-1}\) e \(498 {\text{kJ mol}}^{-1}\).

Determine a energia que é necessário fornecer, em média, para quebrar uma mole de ligações \(O–H\) na molécula de água.

Apresente todas as etapas de resolução.

Exame Nacional 2021, 1.ª fase — item 5.1

O pentacloreto de fósforo, \({\text{PCl}}_{5}\), pode decompor-se, em fase gasosa, originando tricloreto de fósforo, \({\text{PCl}}_{3}\), e cloro, \({\text{Cl}}_{2}\). Esta reação pode ser traduzida por

\[{\text{PCl}}_{5}\left( g \right)⇌{\text{PCl}}_{3}\left( g \right)+{\text{Cl}}_{2}\left( g \right)\]

Considere que a variação de entalpia associada à decomposição de \(1 \text{mol}\) de \({\text{PCl}}_{5}\left( g \right)\) é \(88 \text{kJ}\). A energia média da ligação \(P–Cl\) na molécula \({\text{PCl}}_{5}\) é \(257 {\text{kJ mol}}^{-1}\), e a energia média da ligação \(Cl–Cl\) na molécula \({\text{Cl}}_{2}\) é \(243 {\text{kJ mol}}^{-1}\).

Conclua, a partir das energias fornecidas, se a ligação \(P–Cl\) é, em média, mais forte na molécula \({\text{PCl}}_{5}\) ou na molécula \({\text{PCl}}_{3}\).

Mostre como chegou à conclusão solicitada, apresentando todos os cálculos.

Exame Nacional 2021, época especial — item 9.2

O metano é um composto constituído por átomos de hidrogénio e de carbono.

A combustão do metano pode ser traduzida por

\[{\text{CH}}_{4}\left( g \right)+2\,{O}_{2}\left( g \right)\to {\text{CO}}_{2}\left( g \right)+2\,{H}_{2}O(g)\]

A energia libertada na combustão de \(50,0 g\) de \({\text{CH}}_{4}\) é \(2500 \text{kJ}\). Considere as energias de ligação médias apresentadas na tabela.

Determine, em \({\text{kJ mol}}^{-1}\), a energia média de dissociação da molécula de \({O}_{2}\).

Apresente todos os cálculos efetuados.

Exame Nacional 2024, 2.ª fase — item 5.2

Os óxidos de nitrogénio, essencialmente provenientes da combustão nos motores dos automóveis e nas centrais térmicas, contribuem para a formação de diversas espécies químicas com impacto no ambiente.

Na preparação de uma comunicação sobre o efeito da poluição automóvel na camada de ozono, um grupo de alunos recolheu a informação seguinte:

O gás monóxido de nitrogénio, \(\text{NO}\), proveniente do escape dos automóveis, oxida-se facilmente na troposfera, formando o gás dióxido de nitrogénio, \({\text{NO}}_{2}\). Ao chegar à estratosfera, o \({\text{NO}}_{2}\) decompõe-se, por ação da radiação UV, em dois radicais livres, o monóxido de nitrogénio e o oxigénio atómico. Por sua vez, o radical monóxido de nitrogénio pode reagir com o ozono estratosférico, \({O}_{3}\), originando dióxido de nitrogénio e dioxigénio gasosos.

Apresente, num texto bem estruturado e utilizando linguagem científica adequada, uma proposta de comunicação que inclua:

as três equações químicas que traduzem as reações descritas na informação recolhida pelos alunos;

a fundamentação para o facto de a decomposição do \({\text{NO}}_{2}\) ocorrer predominantemente na estratosfera;

a explicação para o facto de uma única molécula de \(\text{NO}\) conduzir à destruição de várias moléculas de ozono.