7.41 Dos seguintes dados a
:
calcule o calor padrão de formação do
e do
.
Passo 1
O enunciado fornece quatro reações com seus calores padrão a
e pede explicitamente o cálculo do calor padrão de formação de
e de
.
Reações e dados fornecidos:
Perguntas a responder:
- Calcular o calor padrão de formação de
: . - Calcular o calor padrão de formação de
: .]
Passo 2
Conceitos essenciais (explicadinho, passo a passo):
-
Definição de entalpia padrão de formação:
de uma substância é o entalpia (calor) associado à reação de formação de 1 mol da substância a partir dos seus elementos no estado padrão. Por convenção, de um elemento no estado padrão (ex.: , , ) é igual a . -
Lei de Hess (ideia): entalpia é função de estado, portanto o calor de uma reação que é soma de várias etapas é a soma algébrica dos calores dessas etapas. Em prática, podemos somar, inverter e multiplicar reações dadas, somando os
correspondentes para obter o da reação desejada.
Vou aplicar exatamente isso: manipular as reações dadas (somar/inverter/multiplicar) para obter as reações de formação padrão desejadas:
e então calcular os respectivos
por soma algébrica das reações auxiliares.
Passo 3
Primeiro, calcular
do monóxido de carbono
usando as reações (3) e (4). Isso é útil porque as reações (1) e (2) envolvem
.
Temos:
Queremos a reação de formação de
:
Como obter? Somar (3) com a inversa de (4). A inversa de (4) é:
Somando (3) e a inversa de (4):
os
se cancelam e sobra
O
correspondente é soma:
Portanto:
Passo 4
Agora determinar
.
Temos a reação (2) do enunciado:
Se invertermos (2), obtemos:
Agora somamos a reação de formação de
obtida no passo anterior:
Somando as duas equações:
No lado esquerdo da soma aparecem
e
; no lado direito também aparecem
e
de forma que ambos se cancelam, sobrando:
que é exatamente a reação de formação padrão de
. O
total é:
Logo:
Passo 5
Agora determinar
.
Usamos a reação (1) fornecida:
Invertendo (1) (porque queremos partir de Fe(s) e O2(g) para formar
):
Agora somamos três vezes a reação de formação do
(obtida no passo 3), ou seja
vezes:
Somando a inversa de (1) com
vezes a formação de
:
Ao somar, os termos
e
que aparecem em ambos os lados se cancelam, sobrando:
que é a reação de formação padrão de
. O
total é:
Portanto: