A energia específica superior (poder calorífico superior) de uma amostra de carvão, à pressão constante, vale 8,05 kcal/g.

A composição percentual mássica desse carvão é 78% de carbono, 6% de hidrogênio, 7% de oxigênio, 3% de nitrogênio, 2% de enxofre e 4% de cinzas. Considere que M(H) = 1,0 u, M(O) = 16,0 u e que, para a água líquida entre 20 ºC e 50 ºC, o calor de vaporização valha 586 cal/g, a capacidade calorífica específica (calor específico), 1,0 cal^.g^-1.ºC^-1 e a densidade, 1,0 g/mL.

Considerando essas informações, julgue o seguinte item.

O poder calorífico inferior, à pressão constante, do carvão em questão é menor que 8 kcal/g.

O poder calorífico de uma amostra de carvão (P_Cc), cuja unidade no SI é J/kg, foi determinado em um calorímetro de combustão que opera a volume constante. Para isso, primeiramente foi realizada a queima de ácido benzoico, cujo poder calorífico a volume constante, P_Ca, é bem conhecido.

A variação de temperatura no calorímetro, quando da queima da massa m_a de ácido benzoico, foi !$ \Delta T_a. !$ A seguir, foi realizada, sob condições idênticas, a queima de uma massa m_c da amostra de carvão, quando se verificou uma variação de temperatura !$ \DeltaT_c !$ no calorímetro. Como a massa de amostra queimada é muito pequena comparada à massa do restante do conjunto, considere que a capacidade calorífica do sistema — calorímetro, oxigênio não reagido e produtos da combustão — seja invariável entre um experimento e outro.

Com relação à situação apresentada, julgue o próximo item.

A seguinte expressão é adequada para se determinar o poder calorífico da amostra de carvão em análise (P_Cc).

!$ P_{Cc} \, = \, \dfrac {P_{Ca} m_a \Delta T_a} {m_c \Delta T_c} !$

Em uma câmara de combustão, 1 kmol de CO disponível a 400 K é queimado completamente com 20% de excesso de ar, que é injetado na câmara a 298 K, conforme ilustra o esquema acima. Os gases de combustão saem da câmara de combustão a 500 K e 1 atm de pressão. Considere que a entalpia-padrão de combustão do CO, a 298 K, seja de -283 kJ/mol, que o ar seja composto por 20% de O2 e 80% de N₂ (em quantidade de matéria) e que a capacidade calorífica à pressão constante do CO₂ não varie entre 298 K e 300 K. Na tabela abaixo são informadas as entalpias molares de alguns gases !$ (\hat {H}º), !$ a 1 atm de pressão, para diferentes temperaturas, tendo como referência a temperatura de 298 K.

Com base na situação descrita, nas considerações feitas e nos dados fornecidos, julgue o item que se seguem.

A capacidade calorífica à pressão constante do CO₂, no intervalo de temperaturas entre 298 K e 300 K, é menor que 50 J^.K^{-1 .} mol^-1.

Em uma câmara de combustão, 1 kmol de CO disponível a 400 K é queimado completamente com 20% de excesso de ar, que é injetado na câmara a 298 K, conforme ilustra o esquema acima. Os gases de combustão saem da câmara de combustão a 500 K e 1 atm de pressão. Considere que a entalpia-padrão de combustão do CO, a 298 K, seja de -283 kJ/mol, que o ar seja composto por 20% de O2 e 80% de N₂ (em quantidade de matéria) e que a capacidade calorífica à pressão constante do CO₂ não varie entre 298 K e 300 K. Na tabela abaixo são informadas as entalpias molares de alguns gases !$ (\hat {H}º), !$ a 1 atm de pressão, para diferentes temperaturas, tendo como referência a temperatura de 298 K.

Com base na situação descrita, nas considerações feitas e nos dados fornecidos, julgue o item que se seguem.

A energia térmica liberada na câmara de combustão é menor que 200 MJ.

Em uma câmara de combustão, 1 kmol de CO disponível a 400 K é queimado completamente com 20% de excesso de ar, que é injetado na câmara a 298 K, conforme ilustra o esquema acima. Os gases de combustão saem da câmara de combustão a 500 K e 1 atm de pressão. Considere que a entalpia-padrão de combustão do CO, a 298 K, seja de -283 kJ/mol, que o ar seja composto por 20% de O2 e 80% de N₂ (em quantidade de matéria) e que a capacidade calorífica à pressão constante do CO₂ não varie entre 298 K e 300 K. Na tabela abaixo são informadas as entalpias molares de alguns gases !$ (\hat {H}º), !$ a 1 atm de pressão, para diferentes temperaturas, tendo como referência a temperatura de 298 K.

Com base na situação descrita, nas considerações feitas e nos dados fornecidos, julgue o item que se seguem.

Na reação de combustão em apreço, o CO desempenha o papel de carburente.

Considere que o seguinte equilíbrio químico ocorra em uma solução aquosa.

[Cu(H₂O)₄]²⁺_(aq) + 4 C!$ \ell^- !$_(aq) !$ \rightleftharpoons !$ [CuC!$ \ell !$₄]^2-_(aq) + 4 H₂O _{(!$ \ell !$)}

Estando a água em grande excesso, sua atividade pode ser considerada constante e a expressão da constante de equilíbrio da reação (K) se resume a:

!$ K \, = \, \dfrac {a_{[CuC \ell_4]^{2-}}} {a_{[Cu(H_2O)_4]^{2+} \times a^4_{C \ell^-}}} !$

Com relação à solução em que ocorre o equilíbrio químico citado, julgue o item abaixo.

Se o volume da solução for dobrado pela adição de água, o equilíbrio químico será deslocado no sentido da formação dos reagentes.

Os dados da tabela acima referem-se ao estudo, pelo método das velocidades iniciais, da cinética da reação a seguir

BrO₃^- _(aq) + 5 Br^- _(aq) + 6 H⁺ _(aq) !$ \rightarrow !$ 3 Br_{2 (aq)} + 3 H₂O _(l)

Considerando essa reação e os dados fornecidos, julgue o item abaixo.

A constante de velocidade da reação em questão é igual a 10 L^3.mol^-3.s^-1.

As capacidades caloríficas molares a pressão constante costumam ser expressas na forma geral !$ \overline {C}_{p} \, = \, a \, + \, bT \, + \, cT^2, !$ em que !$ T !$ representa a temperatura absoluta (em Kelvin) e a, b e c são parâmetros característicos de cada espécie química. Para o intervalo de temperaturas compreendido entre 298 K e 1.500 K, considere que a_H2, b_H2 e c_H2 sejam os valores dos parâmetros em questão para o H₂ (g); que a_{C!$ \ell !$2}, b_{C!$ \ell !$2} e c_{C!$ \ell !$2} sejam os valores desses parâmetros para o C!$ \ell !$_{2 (g)}; e que a_{HC!$ \ell !$}, b_{HC!$ \ell !$}, e c_{HC!$ \ell !$} sejam os valores dos mesmos parâmetros para o HC!$ \ell !$_(g). A tabela abaixo apresenta as entalpias de algumas ligações químicas (H_lig) a 298 K e 1 bAR.

Considerando a reação !$ ^1/_2 !$ H_{2 (g)} + !$ ^1/_2 !$ C!$ \ell !$_{2 (g)} !$ \rightarrow !$ HC!$ \ell !$_(g) e os dados fornecidos, julgue o item a seguir.

A variação de entalpia dessa reação a uma temperatura !$ T !$ qualquer entre 298 K e 1.500 K pode ser corretamente calculada por meio da expressão a seguir, em que !$ \Delta H_T !$ representa a variação de entalpia da reação à temperatura !$ T !$ e !$ \Omega !$H₂₉₈, a variação de entalpia da reação a 298 K.

!$ \Delta H_T \, = \, \Delta H_{298} \, + \, \begin {pmatrix} \dfrac {2a_{HC\ell} - a_{H2} - a_{C \ell2}} {2} \end {pmatrix} (T \, - \, 298) !$

!$ + \, \begin {pmatrix} \dfrac {2b_{HC\ell} - b_{H2} - b_{C \ell2}} {4} \end {pmatrix} (T^2 \, - \, 298^2) !$

!$ + \, \begin {pmatrix} \dfrac {2c_{HC\ell} - c_{H2} - c_{C \ell2}} {6} \end {pmatrix} (T^3 \, - \, 298^3) !$

As capacidades caloríficas molares a pressão constante costumam ser expressas na forma geral !$ \overline {C}_{p} \, = \, a \, + \, bT \, + \, cT^2, !$ em que !$ T !$ representa a temperatura absoluta (em Kelvin) e a, b e c são parâmetros característicos de cada espécie química. Para o intervalo de temperaturas compreendido entre 298 K e 1.500 K, considere que a_H2, b_H2 e c_H2 sejam os valores dos parâmetros em questão para o H₂ (g); que a_{C!$ \ell !$2}, b_{C!$ \ell !$2} e c_{C!$ \ell !$2} sejam os valores desses parâmetros para o C!$ \ell !$_{2 (g)}; e que a_{HC!$ \ell !$}, b_{HC!$ \ell !$}, e c_{HC!$ \ell !$} sejam os valores dos mesmos parâmetros para o HC!$ \ell !$_(g). A tabela abaixo apresenta as entalpias de algumas ligações químicas (H_lig) a 298 K e 1 bAR.

Considerando a reação !$ ^1/_2 !$ H_{2 (g)} + !$ ^1/_2 !$ C!$ \ell !$_{2 (g)} !$ \rightarrow !$ HC!$ \ell !$_(g) e os dados fornecidos, julgue o item a seguir.

A variação de entalpia da reação em questão, a 298 K e 1 bAR, situa-se na faixa entre -100 kJ/mol e -90 kJ/mol.

O eteno (C₂H₄), gás de grande utilidade na indústria química, pode ser produzido a partir da desidrogenação catalítica do etano (C₂H₆), cuja equação é mostrada a seguir.

C₂H_{6 (g)} !$ \xrightarrow{\text{catalisador}} !$ C₂H_{4 (g)} + H_{2 (g)}

No reator, ocorre também a seguinte reação paralela.

C₂H_{6 (g)} + H_{2 (g)} !$ \rightarrow !$ 2CH_{4 (g)}

A carga é alimentada no reator à vazão v, com frações molares de etano e gases inertes iguais a !$ x_{C_2H_6} !$ e !$ x_{in}, !$ respectivamente. O produto efluente do reator tem vazão !$ V' !$ e frações molares de etano, eteno, H₂, CH₄ e gases inertes iguais a !$ x'_{C_2H_6}, \, x'_{C_2H_4}, \, x'_{H_2}, \, x'_{CH_4} \,\, e \,\, x'_{in}, !$ respectivamente.

Considerando as reações em questão e as informações fornecidas, julgue o seguinte item.

A entalpia-padrão da reação de desidrogenação do etano gasoso (!$ \Delta !$Hº), a 25 ºC, pode ser calculada com auxílio da expressão a seguir, em que !$ \Delta !$Hº_f (C₂H₆, g) representa a entalpia-padrão de formação do eteno gasoso a 25 ºC e !$ \Delta !$Hº_f (C₂H₄, g) representa a entalpia-padrão de formação do etano gasoso a 25 ºC.

!$ \Delta !$Hº = !$ \Delta !$Hº_f (C₂H₆, g) - !$ \Delta !$Hº_f (C₂H₄, g)