Em um cilindro, provido de um pistão móvel sem atrito, é realizada a reação de formação de fluoreto de hidrogênio, um gás que, em contato com água, origina um ácido capaz de atacar superfícies de vidro. A equação não balanceada abaixo representa a reação:
Após o término da reação, observa-se que o pistão se movimenta, fazendo com que o volume final seja maior que o volume inicial.
Com base no processo descrito:
a) INDIQUE, JUSTIFICANDO sua indicação, se a reação descrita é endotérmica ou exotérmica.
b) INDIQUE, JUSTIFICANDO sua indicação, se a reação descrita ocorre com aumento ou diminuição da energia interna do sistema.
Com base no processo descrito:
a) INDIQUE, JUSTIFICANDO sua indicação, se a reação descrita é endotérmica ou exotérmica.
b) INDIQUE, JUSTIFICANDO sua indicação, se a reação descrita ocorre com aumento ou diminuição da energia interna do sistema.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma reação química dentro de um cilindro com um pistão que pode se mover sem atrito. A reação é entre gás hidrogênio (
) e gás flúor (
) formando gás fluorídrico de hidrogênio (
). Após a reação, o pistão se move e o volume final é maior que o inicial. Vamos precisar usar conceitos de termodinâmica e química das reações endotérmicas e exotérmicas para responder as perguntas.
Passo 2
Primeiro, vamos equilibrar a equação química para entender melhor a reação:
Isso nos mostra que 1 mol de
reage com 1 mol de
para formar 2 mols de
. Agora, vamos pensar sobre energia: reações químicas podem liberar ou absorver energia na forma de calor.
Passo 3
A reação fez com que o pistão se movesse para um volume maior. Isso significa que o sistema (a reação) realizou trabalho sobre o ambiente, expandindo-se. Quando o volume aumenta, a reação precisou de energia para isso. Se a reação está absorvendo energia para realizar esse trabalho, isso indica que ela é endotérmica.
Passo 4
Além disso, em uma reação endotérmica, a energia é absorvida do ambiente, o que geralmente resulta em um aumento na energia interna do sistema. Como a reação usou energia para expandir o volume, a energia interna do sistema aumentou.
Resposta
a) A reação descrita é endotérmica, pois absorve energia para realizar o trabalho de expansão do pistão.
b) A reação ocorre com aumento da energia interna do sistema, já que ela absorveu energia durante o processo.