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.
II.
III.
Calcule a entalpia de formação para o ácido nítrico líquido, em kJ mol
.
I.
II.
III.
Calcule a entalpia de formação para o ácido nítrico líquido, em kJ mol
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:
-
Reação I:
-
Reação II:
-
Reação III:
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:
Substituindo os valores:
Passo 6
Fazendo a conta:
Como são 2 mols de HNO₃ na reação III, dividimos por 2 para encontrar a entalpia de formação por mol:
Resposta
A entalpia de formação do ácido nítrico líquido é de
.