Com base nos dados a 25^{\circ} \mathrm{C} apresentados na tabela a seguir, calcule a entalpia das reações abaixo a 278 K e diga se elas são endotérmicas ou exotérmicas:
Substância \Delta H_{f}^{\circ} / \mathrm{kJ} \mathrm{mol}^{-1} Substância \Delta \boldsymbol{H}_{\boldsymbol{f}}^{\boldsymbol{\circ}} \boldsymbol{/} \mathbf{\mathrm { kJ } \mathrm { mol }}^{\boldsymbol{-} \mathbf{1}}
\mathrm{O}_{(\mathrm{g})} 249,17 \mathrm{Cl}_{2(\mathrm{~g})} 0
\mathrm{O}_{2(\mathrm{~g})} 0 \mathrm{TiO}_{2(\mathrm{~s})} -945
\mathrm{O}_{3(\mathrm{~g})} 142,7 \mathrm{TiCl}_{4(\mathrm{I})} -803
\mathrm{H}_{2(\mathrm{~g})} 0 \mathrm{CH}_{3} \mathrm{OH}_{(\mathrm{I})} -238,7
\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{I})} -285,83 \mathrm{Al}_{(\mathrm{s})} 0
\mathrm{Fe}_{2} \mathrm{O}_{3(\mathrm{~s})} -824,2 \mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}_{3(\mathrm{~s})} -1675,7
\mathrm{FeO}_{(\mathrm{s})} -266,52 \mathrm{NaOH}_{(\mathrm{s})} -425,61
\mathrm{Fe}_{(\mathrm{g})} 404,51 \mathrm{HCl}_{(\mathrm{g})} -92,31
\mathrm{CO}_{2 \text { (g) }} -393,51 \mathrm{NaCl}_{(\mathrm{s})} -411,15
\mathrm{CO}_{(\mathrm{g})} -110,53 \mathrm{CaC}_{2(\mathrm{~s})} -60
\mathrm{C}_{(\mathrm{g})} 716,67 \mathrm{Ca}(\mathrm{OH})_{2(\mathrm{~s})} -986,1
\mathrm{C}_{(\mathrm{s}, \text { grafite })}} 0 \mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{2(\mathrm{~g})} 226,7
\mathrm{C}_{(\mathrm{s}, \text { diamante })}} 1897 \mathrm{CaCO}_{3(\mathrm{~s})} -1206,9
\mathrm{H}_{2} \mathrm{~S}_{(\mathrm{g})} -20,6 \mathrm{CaO}_{(\mathrm{s})} -635,09
\mathrm{SO}_{2(\mathrm{~g})} -296,81
2 \mathrm{O}_{3(\mathrm{~g})} \rightarrow 3 \mathrm{O}_{2(\mathrm{~g})}.

Passo 1

O enunciado pede a entalpia da reação
2\,\mathrm{O_3(g)} \rightarrow 3\,\mathrm{O_2(g)}
a 278\\ \mathrm{K} e se ela é endotérmica ou exotérmica. Como não temos valores de capacidade calorífica para fazer correção de temperatura, vamos assumir que \Delta H não varia muito entre 278\\ \mathrm{K} e 298\\ \mathrm{K}. Portanto, usaremos os valores de entalpia padrão de formação \Delta H_f^\circ a 298\\ \mathrm K fornecidos na tabela.

Passo 2

Para qualquer reação,
\Delta H_\mathrm{rxn}^\circ = \sum_\text{produtos} \nu_i\,\Delta H_{f,i}^\circ - \sum_\text{reagentes} \nu_j\,\Delta H_{f,j}^\circ
onde \nu são estes coeficientes estequiométricos.

Passo 3

Aqui temos
\Delta H_{f}^\circ(\mathrm{O_2(g)}) = 0
e
\Delta H_{f}^\circ(\mathrm{O_3(g)}) = 142{,}7\\ \mathrm{kJ/mol}.
Logo,
\Delta H_\mathrm{rxn}^\circ = 3\times 0 - 2\times 142{,}7 = -285{,}4\\ \mathrm{kJ}.

Passo 4

O sinal negativo em \Delta H_\mathrm{rxn}=-285{,}4\\ \mathrm{kJ} indica que a reação libera calor, ou seja, é exotérmica.

Resposta

\Delta H_{278\mathrm K}\approx -285{,}4\\ \mathrm{kJ}; exotérmica.

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