- Calcule a entalpia de reação da síntese do gás cloreto de hidrogênio
a partir das seguintes informações:
Passo 1
Vou deixar claro o que o enunciado pede e listar todas as informações fornecidas.
O enunciado pede: calcular a entalpia da reação
As informações fornecidas (copiadas do enunciado) são as três reações com suas entalpias padrão:
Resumo do pedido:
- Determinar
para .]
Passo 2
Conceito que vamos usar (explicado com calma): Lei de Hess.
A ideia central é que a entalpia é uma função de estado, então a variação de entalpia entre um estado inicial e final independe do caminho. Na prática isso permite combinar reações conhecidas (multiplicando-as por constantes, invertendo-as e somando-as) e as entalpias se combinam algebricamente da mesma forma.
Regra prática:
- Se uma reação é multiplicada por um fator
, a sua também é multiplicada por . - Se uma reação é invertida (produtos ⇄ reagentes), o sinal de
é invertido. - Se somamos reações, somamos suas entalpias.
Vou aplicar essas regras para obter a reação desejada como combinação das reações dadas.
Passo 3
Procurar uma combinação das equações dadas que gere a reação desejada.
Escrevo novamente as reações com abreviações para facilitar a manipulação mental:
Queremos:
Observação estratégica (como pensar nisso na prova): tente cancelar espécies para obter a desejada. Note que
aparece em (R1) e (R3), e
aparece em (R1) e (R2). Uma combinação natural é usar (R3) e subtrair (R2) e também subtrair duas vezes (R1), porque essas subtrações irão eliminar
,
e
, sobrando exatamente
do lado dos reagentes e
do lado dos produtos. Vou mostrar isso explicitamente agora.
Passo 4
Fazer a manipulação algébrica das equações (passo a passo para ver os cancelamentos).
Começo com
e subtraio
e subtraio
. Em termos de operações com equações químicas, “subtrair” uma reação significa somar a reação invertida. Em símbolos:
Agora verifico as espécies lado a lado:
- Para
: aparece em (R3) e em (R2). (cancela). - Para
: aparece vezes em (R3), vezes em (R2) e vezes em . → sobra nos reagentes. - Para
: aparece apenas em (R3) (uma vez). → sobra nos reagentes. - Para
: aparece vezes em (R3) e aparece vezes em (como produto). → cancela. - Para
: aparece como produto em (R2) com coeficiente e aparece como reagente em com coeficiente . — ao somar as equações isso também cancela (mais formalmente, ao somar R3 + (−R2) + (−2R1) os desaparecem).
Depois desses cancelamentos sobram nos reagentes
e nos produtos
. Portanto a combinação dá precisamente a reação desejada:
Resumo da combinação em forma simbólica:
Passo 5
Agora aplico a regra de entalpias em somas/inversões/multiplicações: a entalpia da reação resultante é a mesma combinação linear das entalpias.
Logo
Substituo os valores numéricos (lembrando de manter a vírgula decimal conforme os dados):
Faço as contas passo a passo:
Passo 6
Interpretação curta (para te dar segurança): o resultado
é a entalpia para a reação com a estequiometria dada, ou seja para
Isso corresponde a
total para 2 mols de
; por mol de
seria metade desse valor (se quiser esse número, posso calcular).