O ácido nítrico é uma das substâncias químicas mais utilizadas nas indústrias. O maior consumo de ácido nítrico se dá na fabricação de explosivos como a nitroglicerina, dinamite etc. Considere as seguintes transformações ocorridas na produção de ácido nítrico nas indústrias:
I. H2(g)+12 O2(g) H2 O(l) De
II. N2(g)+52 O2(g) N2 O5(g) De
III. N2 O5(g)+H2 O(l) 2 HNO3(I) De
Calcule a entalpia de formação para o ácido nítrico líquido, em kJ mol ^-1.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre a produção de ácido nítrico líquido (HNO₃) e nos dá três reações químicas com suas variações de entalpia (ΔH). Nosso objetivo é calcular a entalpia de formação do ácido nítrico líquido, que é a quantidade de energia envolvida na formação de 1 mol de HNO₃ a partir de seus elementos em condições padrão. Para isso, vamos usar o Princípio de Hess, que nos permite somar as entalpias das reações para encontrar a entalpia desejada.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é entalpia de formação. A entalpia de formação padrão (ΔHf°) é a variação de entalpia quando 1 mol de uma substância é formado a partir de seus elementos em seu estado padrão. No nosso caso, queremos encontrar ΔHf° do HNO₃ líquido.

Passo 3

Vamos analisar as três reações fornecidas:
  1. Reação I:
    H2(g) + 12 O2(g) H2O(l) De
  2. Reação II:
    N2(g) + 52 O2(g) N2O5(g) De
  3. Reação III:
    N2O5(g) + H2O(l) 2 , HNO3(I) De
Nosso objetivo é encontrar a entalpia de formação do HNO₃ líquido. Vamos combinar essas reações de forma que elas resultem na formação do HNO₃ a partir de seus elementos.

Passo 4

Aplicando o Princípio de Hess, somamos as variações de entalpia das reações que resultam na formação do ácido nítrico. Primeiro, vamos entender que:
  • A reação I forma água a partir de H₂ e O₂.
  • A reação II forma N₂O₅ a partir de N₂ e O₂.
  • A reação III converte N₂O₅ e H₂O em HNO₃.
Para obter a formação de HNO₃ a partir de H₂, O₂ e N₂, precisamos somar as variações de entalpia dessas três reações.

Passo 5

Vamos somar as variações de entalpia:
Deçã
Substituindo os valores:
Deçã

Passo 6

Fazendo a conta:
Deçã
Como são 2 mols de HNO₃ na reação III, dividimos por 2 para encontrar a entalpia de formação por mol:
De

Resposta

A entalpia de formação do ácido nítrico líquido é de De.

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