Calcule o
para a reação
com as seguintes informações
R: -305,5 kJ
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você tem uma reação química onde o NO gás reage com o oxigênio (O) para formar dióxido de nitrogênio (NO₂). A pergunta é para calcular a variação de entalpia (ΔH) dessa reação. A matéria que vamos usar aqui é a Termoquímica, especificamente a Lei de Hess, que nos ajuda a calcular ΔH de reações mesmo que não tenhamos a informação direta. Para resolver isso, vamos precisar das entalpias das reações fornecidas e ajustar essas reações para chegar na equação que queremos.
Passo 2
Primeiro, vamos listar as três reações dadas com suas variações de entalpia:
Queremos chegar na reação:
Passo 3
Vamos aplicar a Lei de Hess, que diz que a variação total de entalpia é a soma das variações de entalpia das etapas individuais que compõem a reação global.
Primeiro, observamos que na reação que queremos, temos um átomo de oxigênio livre (O). Mas nas reações fornecidas, o oxigênio aparece de diferentes formas. Precisamos ajustar as reações fornecidas para obter exatamente a reação que desejamos.
Passo 4
Vamos manipular as reações fornecidas para chegar na reação alvo. Nosso objetivo é eliminar o O₃ e ajustar o O₂ para que sobrará apenas O.
Começamos com a segunda reação:
Queremos obter uma reação que produza apenas O, então precisamos reverter a terceira reação para ter O₂ reagindo para formar O:
Reação 3 invertida:
Passo 5
Agora, somamos as duas reações ajustadas:
Somando-as:
Simplificando:
Passo 6
Agora, vamos usar a primeira reação fornecida:
Queremos combinar essa reação com a reação que ajustamos anteriormente para eliminar o
.
Vamos subtrair a reação ajustada da primeira reação:
Simplificando:
E as entalpias:
Passo 7
No entanto, parece que houve um erro nos sinais ao combinar as entalpias. Na verdade, devemos somar as entalpias das reações ajustadas para chegar à entalpia da reação alvo.
Reajustando:
Mas isso não está batendo com o valor esperado. Vamos revisar os passos.
Passo 8
Na verdade, uma abordagem mais simples é usar a Lei de Hess diretamente combinando as reações para isolar a reação desejada.
Reescrevendo as reações:
Queremos chegar a:
Vamos manipular as reações:
Primeiro, da reação 1, resolvemos para isolar as espécies que queremos:
Para isso, precisamos eliminar o O₃. Observando a reação 2:
E a reação 3:
Podemos combinar a reação 2 e a 3 para substituir a O₃ na reação 1.
Passo 9
Multiplicando a reação 2 por 1 para manter os coeficientes:
E multiplicando a reação 3 por
para obter
:
Multiplicando por
:
Passo 10
Agora, somamos a reação 2 com a reação ajustada 3:
Somando:
Simplificando:
Passo 11
Agora, substituímos isso na reação 1:
Originalmente:
Substituindo
pela reação ajustada:
Simplificando:
E a variação de entalpia será:
Isso não coincide com o valor esperado, então provavelmente houve um erro na combinação das entalpias.
Passo 12
Reavaliando os passos, percebemos que a abordagem correta para isolar a reação desejada é:
A reação desejada é:
Usando a Lei de Hess, combinamos as reações fornecidas para chegar a esta.
Primeiro, multiplicamos a segunda reação por 1 e a terceira por 1 para manter os coeficientes:
Somando ambas:
Simplificando:
Agora, usamos a primeira reação:
Subtraindo a reação ajustada:
Resultando em:
O que simplifica para:
E a variação de entalpia:
Ainda divergente, indicando necessidade de reavaliar.
Passo 13
Finalmente, a maneira correta é reconhecer que a reação desejada pode ser obtida combinando as reações fornecidas de forma que as espécies intermediárias se cancelem.
Usando a Lei de Hess:
Calculando: