Considere a seguinte reação:
a) O calor é absorvido ou liberado durante a reação? (o calor é absorvido)
b) Calcule a quantidade de calor transferido quando
de
se decompõe pela reação a pressão constante. (R:
)
c) Para uma dada amostra de
, a variação de entalpia na reação é
. Quantos gramas de gás hidrogênio são produzidos? (R: 2,85 g)
d) Qual é o valor de
para o sentido inverso da reação anterior? Quantos kJ de calor são liberados quando
de
reagem completamente com
para formar
a pressão constante? (R: -90,7 kJ; -103,66 kJ)
b) Calcule a quantidade de calor transferido quando
c) Para uma dada amostra de
d) Qual é o valor de
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede (tudo aquilo que vou usar nos cálculos).
- Reação fornecida:
- Isso significa que a variação de entalpia padrão associada à reação, para cada mol de
que se decompõe, é . - Perguntas:
(a) O calor é absorvido ou liberado durante a reação?
(b) Calcular o calor transferido quandode se decompõe (processo a pressão constante).
(c) Se numa dada amostra a variação de entalpia observada é, quantos gramas de são produzidos?
(d) (i) Qual épara o sentido inverso da reação? (ii) Quantos de calor são liberados quando de reagem completamente com para formar a pressão constante?
Passo 2
Conceito importante sobre entalpia para interpretar o sinal de
(aquela aulinha curta e prática).
- Para uma reação a pressão constante:
- Se
, o processo é endotérmico: o sistema absorve calor do ambiente. - Se
, o processo é exotérmico: o sistema libera calor para o ambiente.
- Se
- Aqui a reação dada tem
(positivo). Logo, o calor é absorvido durante a reação (resposta da parte (a)).
Passo 3
Preparando os dados necessários para os cálculos numéricos (massa-molar, conversões e estequiometria).
- Molaridade e massas molares que vou usar (valores atômicos típicos):
-
- Molar da metanol
:
- Molar do hidrogênio diatômico:
- Molar do monóxido de carbono:
Passo 4
Parte (b): converter massa de
para mols e usar a estequiometria de entalpia.
- Massas e conversão:
- Massa dada:
.
- Massa dada:
- Número de mols de
:
- A variação de entalpia dada
refere-se a cada mol de que se decompõe, logo o calor total absorvido é:
- Interpretação do sinal: positivo, então
são absorvidos pelo sistema (endotérmico).
Passo 5
Observações sobre arredondamento e apresentação do resultado da parte (b).
- Normalmente apresentamos resultados com duas casas decimais quando os dados iniciais têm três algarismos significativos (ex.:
tem três). Então escrevo:
- O sinal positivo indica calor absorvido.
Passo 6
Parte (c): usar a proporcionalidade entre entalpia e mols reagidos e a estequiometria para obter a massa de
formada.
- Se numa amostra a variação de entalpia observada é
, a quantidade de mols de reagida é:
- Pela equação química, cada mol de
produz mols de . Então
- Converter para massa de
:
- Arredondando a dois algarismos significativos (os dados originais,
, tem três): apresentação com três algarismos significativos também é aceitável; fica:
- Se quisermos manter a resposta no formato da resposta esperada (2,85 g), isso decorre de pequenas diferenças nas constantes atômicas ou arredondamentos intermediários; nosso cálculo direto com os valores usados acima dá
.
Passo 7
Parte (d)(i):
para o sentido inverso da reação.
- Regra boa para entalpia: se invertermos a reação, invertemos o sinal de
. - Como a reação dada tem
, o sentido inverso (formação de a partir de ) tem:
Passo 8
Parte (d)(ii): calor liberado quando
de
reage completamente com
.
- Primeiro converter massa de
em mols:
- Pela estequiometria da reação inversa:
cada mol de
forma 1 mol de
. Então o número de mols de
formado é igual a
.
- Calor associado (agora
):
- O sinal negativo indica que esse calor é liberado (processo exotérmico).
Resposta
(a) O calor é absorvido durante a reação.
(b)
(c)
(d)
(b)
(c)
(d)