5.43 Considere a seguinte reação:
(a) Essa reação é exotérmica ou endotérmica?
(b) Quantos gramas de
são produzidos durante uma variação de entalpia de -234 kJ ?
(c) Quantos quilojoules de calor são absorvidos quando
de
são decompostos em
e
a pressão constante?
(a) Essa reação é exotérmica ou endotérmica?
(b) Quantos gramas de
(c) Quantos quilojoules de calor são absorvidos quando
Passo 1
Vou listar clara e objetivamente o que o enunciado dá e o que pede (peguei todos os dados do enunciado).
- Reação fornecida:
- Variação de entalpia dada para essa reação tal como escrita:
- Perguntas:
(a) A reação é exotérmica ou endotérmica?
(b) Quantos gramas desão produzidos durante uma variação de entalpia de ?
(c) Quantos quilojoules de calor são absorvidos quandode são decompostos em e a pressão constante?
Passo 2
Entender o que significa o sinal de
(aula rápida e prática).
- A entalpia
mede o calor trocado com o ambiente em um processo a pressão constante. - Se
significa que o sistema liberou calor para o ambiente — isso chama-se reação exotérmica. - Se
significa que o sistema absorveu calor do ambiente — reação endotérmica.
Aplicando ao dado:tem sinal negativo, portanto a reação, como escrita, libera calor.
Passo 3
Resposta detalhada para (a) com explicação curta:
- Como
, a reação é exotérmica (libera calor).
Passo 4
Planejamento para (b): conectar entalpia à estequiometria.
- A variação
refere-se à reação exatamente como escrita, ou seja, à formação de mol de . - Primeiro calcule a massa correspondente a
mol de . - Massa molar de
: aproximadamente . - Massa molar de
: . - Logo, massa molar de
:
- Massa de
mol de :
- Massa molar de
- Interpretação: quando a reação completa (como escrita) ocorre, produz-se
de e libera-se .
Passo 5
Cálculo proporcional para (b) (transformar a energia dada em massa produzida).
- Monta-se uma proporção direta entre energia liberada e massa produzida, pois ambas são proporcionais segundo a estequiometria:
onde
é a massa de
produzida quando a variação de entalpia é
.
- Isolando
:
- Faço a conta passo a passo:
- Primeiro produto
. - Agora divisão
.
- Primeiro produto
- Arredondando com coerência aos dígitos significativos dos dados, uso três algarismos significativos:
Portanto, com
são produzidos aproximadamente
de
.
Passo 6
Planejamento para (c): entender o processo de decomposição e relação com
.
- A decomposição pedida é a reação inversa da escrita no enunciado:
- A entalpia da reação inversa é o oposto da entalpia da reação direta. Então, se a direta tem
, a inversa tem
para decompor
mol de
(ou seja, para decompor
de
).
- Pergunta: quanto de energia é absorvida ao decompor
de ? - Observe que
é exatamente mol de , pois .
- Observe que
Passo 7
Cálculo para (c): energia necessária para decompor
(
mol) de
.
- Sabendo que para decompor
mol ( ) são absorvidos , para mol a energia será metade:
- Sinal e interpretação: o valor é positivo porque o processo é endotérmico (absorve calor). Logo, ao decompor
de absorvem-se .
Resposta
(a) Exotérmica.
(b) de
.
(c) (absorvidos).
(b)
(c)