Para cada um dos seguintes compostos, escreva uma equação termoquímica balanceada que descreve a formação de um mol do composto a partir de seus elementos em seus estados padrão. Em seguida, consulte o \Delta H^{\circ}{ }_{f} de cada substância.
\mathrm{SO}_{3}(g)

Passo 1

O enunciado pede duas coisas para o composto \mathrm{SO}_3(g):
  • Escrever uma equação termoquímica balanceada que descreva a formação de um mol de \mathrm{SO}_3(g) a partir de seus elementos em seus estados padrão.
  • Consultar o valor de \Delta H_f^\circ (entalpia padrão de formação) da substância.
Informações relevantes dadas (implícitas no enunciado):
  • O produto é \mathrm{SO}_3(g).
  • Deve-se formar exatamente 1 mol do composto.
  • Elementos devem estar em seus estados padrão (estado físico padrão à 1\\ \text{bar} e 298{,}15\\ \text{K} por convenção).

Passo 2

O que é uma reação de formação padrão?
  • A reação de formação padrão de uma substância é aquela que forma 1 mol dessa substância a partir dos elementos no seu estado padrão, nas condições padrão.
  • Por convenção, a entalpia padrão de formação dos elementos puros em seus estados padrão é \Delta H_f^\circ = 0.
  • Portanto, se escrevermos a reação de formação de 1 mol do composto, a entalpia da reação será numericamente igual a \Delta H_f^\circ do composto.

Passo 3

Quais são os estados padrão dos elementos envolvidos?
  • Enxofre: estado padrão é o enxofre sólido (normalmente \mathrm{S}(s), forma rómbica).
  • Oxigênio: estado padrão é o oxigênio diatômico gasoso \mathrm{O}_2(g).
Não usar outros alótropos ou estados, pois a definição exige os estados padrão.

Passo 4

Montar a equação de formação para 1 mol de \mathrm{SO}_3(g).
  • Queremos formar 1 mol de \mathrm{SO}_3(g) a partir de \mathrm{S}(s) e \mathrm{O}_2(g).
  • Cada mol de \mathrm{SO}_3 contém 1 átomo de S e 3 átomos de O.
  • O \mathrm{O}_2 fornece oxigênio em pares; então para obter 3 átomos de O usamos \tfrac{3}{2} mol de \mathrm{O}_2.
A equação balanceada, formando exatamente 1 mol de produto, é:
\mathrm{S}(s) + \tfrac{3}{2}\,\mathrm{O}_2(g) \longrightarrow \mathrm{SO}_3(g)

Passo 5

Verificação de balanceamento (átomos):
  • Enxofre: \,1 à esquerda ( \mathrm{S}(s)) e \,1 à direita ( \mathrm{SO}_3) — OK.
  • Oxigênio: \tfrac{3}{2}\times 2 = 3 átomos de O à esquerda e 3 átomos de O em \mathrm{SO}_3 à direita — OK.
Observação sobre coeficientes fracionários:
  • Usar coeficiente fracionário em reações de formação é perfeitamente aceitável porque a definição exige formar 1 mol do composto. Alternativamente pode-se multiplicar toda a equação por 2 para obter apenas coeficientes inteiros (mas aí formaria 2 mol do produto).

Passo 6

Relação com \Delta H_f^\circ:
  • A entalpia padrão da reação de formação acima é exatamente a entalpia padrão de formação de \mathrm{SO}_3(g), já que os elementos puros em seus estados padrão têm \Delta H_f^\circ=0.
  • Logo, \Delta H_\text{reação}^\circ = \Delta H_f^\circ\!\left(\mathrm{SO}_3(g)\right)çã.

Passo 7

Valor tabelado de \Delta H_f^\circ para \mathrm{SO}_3(g):
  • Consultando tabelas termodinâmicas padrão (por exemplo NIST/JANAF e tabelas de termodinâmica padrão) encontra-se o valor
\Delta H_f^\circ\!\left(\mathrm{SO}_3(g),\;298{,}15\\ \text{K}\right) = -395{,}72\\ \text{kJ mol}^{-1}.
  • Isso significa que a formação de 1 mol de \mathrm{SO}_3(g) a partir dos elementos padrão libera -395{,}72\\ \text{kJ}.

Resposta

\mathrm{S}(s) + \tfrac{3}{2}\,\mathrm{O}_2(g) \longrightarrow \mathrm{SO}_3(g)
\Delta H_f^\circ\!\left(\mathrm{SO}_3(g)\right) = -395{,}72\\ \text{kJ mol}^{-1}

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