O carbeto de cálcio, \mathrm{CaC}_{2} é produzido por meio da reação de CaO com o carbono a uma temperatura elevada, segundo a reação abaixo:
\begin{gathered} \mathbf{C a O}(\mathbf{s})+\mathbf{3 C}(\mathbf{s}) \rightarrow \mathbf{C a C}_{2}(\mathbf{s})+\mathbf{C O}(\mathbf{g}) \\\ \Delta \mathbf{H}_{\mathbf{r}}^{\circ}=+\mathbf{4 6 8}, \mathbf{8 ~ k J} / \mathbf{m o l} \end{gathered}
Essa reação é exotérmica ou endotérmica? Qual é a variação de entalpia se 10,0 \mathrm{~g} de CaO reagem com um excesso de carbono?

Passo 1

O enunciado dá a reação de produção do carbeto de cálcio a alta temperatura:
\mathrm{CaO(s)} + 3\,\mathrm{C(s)} \longrightarrow \mathrm{CaC_{2}(s)} + \mathrm{CO(g)}
e informa que
\Delta H_{r}^{\circ} = +468{,}8\\ \mathrm{kJ/mol}.
Este é um problema de termodinâmica (entalpia de reação). Pede-se (a) se a reação é exotérmica ou endotérmica, e (b) qual é a variação de entalpia quando 10{,}0 g de \mathrm{CaO} reagem com excesso de carbono.

Passo 2

Para decidir se a reação é exotérmica ou endotérmica, usamos o sinal de \Delta H_{r}^{\circ}. Como
\Delta H_{r}^{\circ}=+468{,}8\\ \mathrm{kJ/mol}>0,
a reação absorve calor do meio. Logo, ela é endotérmica.

Passo 3

Vamos calcular quantos mols de \mathrm{CaO} correspondem a 10{,}0 g. A massa molar de \mathrm{CaO} é
M(\mathrm{CaO}) = 40{,}08 + 16{,}00 = 56{,}08\\ \mathrm{g/mol}.
Portanto,
n(\mathrm{CaO}) = \frac{10{,}0\\ \mathrm{g}}{56{,}08\\ \mathrm{g/mol}} \approx 0{,}1783\\ \mathrm{mol}.

Passo 4

A variação de entalpia total é dada por
\Delta H = n(\mathrm{CaO}) \,\Delta H_{r}^{\circ} = 0{,}1783\\ \mathrm{mol}\times(+468{,}8\\ \mathrm{kJ/mol}) \approx +83{,}6\\ \mathrm{kJ}.
O sinal positivo confirma que 83{,}6\\ \mathrm{kJ} de calor foram absorvidos.

Resposta

A reação é endotérmica.
A variação de entalpia quando 10{,}0 g de \mathrm{CaO} reagem é \Delta H \approx +83{,}6\\ \mathrm{kJ}.

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