Dada a reação
, assinale qual das seguintes equações está correta? Mostre seu raciocínio.
(a)
(b)
(c)
(d)
(a)
(b)
(c)
(d)
Passo 1
Enunciado e dados fornecidos:
Pergunta: qual das equações abaixo está correta?
(a)
(b)
(c)
(d)
(a)
(b)
(c)
(d)
Informações relevantes do enunciado: a estequiometria da reação (coeficientes
) e as quatro alternativas a comparar. A partir daqui vamos deduzir qual igualdade correta usando definições e manipulação algébrica.
Passo 2
Conceito essencial (aula rápida e direta): entalpia-padrão de formação.
Definição: é a variação de entalpia para formar \emph{uma} mole da substância
a partir dos seus elementos no estado padrão. Ex.: para um elemento no seu estado padrão (como
gasoso), tem-se
por definição. Isso é importante e usaremos abaixo.
Definição:
Fórmula geral (ferramenta principal) para a entalpia de reação em termos das entalpias de formação:
onde
e
são os coeficientes estequiométricos dos produtos e reagentes, respectivamente. Explicando: somamos as entalpias de formação dos produtos multiplicadas pelos seus coeficientes e subtraímos a soma equivalente dos reagentes — isso vem diretamente da propriedade de que a entalpia é uma função de estado e obedece a Hess.
Passo 3
Aplicando a fórmula à reação dada. Os produtos são
e os reagentes são
e
. Logo:
Passo 4
Usamos a definição mencionada:
porque
é um elemento no seu estado padrão. Substituindo isso na expressão do passo anterior:
Portanto:
Passo 5
Agora fazemos uma simples manipulação algébrica para isolar
. Somando
em ambos os lados:
Essa equação coincide exatamente com a alternativa (c).
Comentário rápido sobre as outras alternativas: (a) e (b) estão erradas porque ignoram o fator estequiométrico
em frente a
e (d) tem sinal errado na soma final (não corresponde à relação derivada pela fórmula de entalpias de formação).
Resposta
(c)