26- (PUC Minas) O silício é muito empregado em artefatos microeletrônicos, tais como baterias solares que fornecem energia aos instrumentos dos satélites. Ele pode ser obtido pela reação entre o dióxido de silício pulverizado e o magnésio metálico, de acordo com a equação:
\mathrm{SiO}_{2(\mathrm{~s})}+2 \mathrm{Mg}_{(\mathrm{s})} \rightarrow \mathrm{Si}_{(\mathrm{s})}+2 \mathrm{MgO}_{(\mathrm{s})}
Conhecendo-se as entalpias padrão de formação para as substâncias, a 25^{\circ} \mathrm{Ce} 1 \mathrm{~atm}: \Delta \mathrm{H}_{\mathrm{f}}^{\circ} \left(\mathrm{SiO}_{2(\mathrm{~s})}\right)=-911 \mathrm{~kJ} \cdot \mathrm{~mol}^{-1} ; \Delta \mathrm{H}_{\mathrm{f}}^{\circ}\left(\mathrm{MgO}_{(\mathrm{s})}\right)=-602 \mathrm{~kJ} \cdot \mathrm{~mol}^{-1}
Qual o valor da variação de entalpia ( \Delta H^{\circ} ), para a reação de obtenção de silício é, em kJ?

Passo 1

O enunciado dá a reação de obtenção de silício a partir de dióxido de silício e magnésio metálico:
\mathrm{SiO}_{2(\mathrm{s})} + 2\,\mathrm{Mg}_{(\mathrm{s})} \rightarrow \mathrm{Si}_{(\mathrm{s})} + 2\,\mathrm{MgO}_{(\mathrm{s})}
O conteúdo é termodinâmica (entalpia de reação) e vamos usar as entalpias padrão de formação para calcular \Delta H^\circ.

Passo 2

A variação de entalpia padrão da reação é dada por
\Delta H^\circ_{\text{rxn}} = \sum \Delta H_f^\circ(\text{produtos}) - \sum \Delta H_f^\circ(\text{reagentes})
e sabemos que para elementos em estado padrão (Mg(s) e Si(s)) vale \Delta H_f^\circ=0.

Passo 3

Listando as entalpias de formação fornecidas: \Delta H_f^\circ(\mathrm{SiO}_{2(\mathrm{s})}) = -911\\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}} \Delta H_f^\circ(\mathrm{MgO}_{(\mathrm{s})}) = -602\\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}} \Delta H_f^\circ(\mathrm{Mg}_{(\mathrm{s})}) = 0 \Delta H_f^\circ(\mathrm{Si}_{(\mathrm{s})}) = 0

Passo 4

Calculando a soma das entalpias dos produtos e dos reagentes:
\sum \Delta H_f^\circ(\text{produtos}) = 1\cdot 0 + 2\cdot(-602) = -1204\\ \mathrm{kJ}
\sum \Delta H_f^\circ(\text{reagentes}) = 1\cdot(-911) + 2\cdot 0 = -911\\ \mathrm{kJ}
Logo
\Delta H^\circ_{\text{rxn}} = -1204 - (-911) = -293\\ \mathrm{kJ}

Passo 5

Portanto, a reação é exotérmica e a variação de entalpia padrão é -293\\ \mathrm{kJ}.

Resposta

-293\\ \mathrm{kJ}

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