Dada as reações abaixo:
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a) Determine a variação de entalpia para a reação:
a) Determine a variação de entalpia para a reação:
Passo 1
Beleza, aqui a gente tá na área de Termoquímica, mais especificamente usando a Lei de Hess para achar entalpia de reação. O enunciado dá duas reações com seus ΔH:
- C(s) + O₂(g) → CO₂(g) ΔH₁ = –393,5 kJ/mol
- CO(g) + ½ O₂(g) → CO₂(g) ΔH₂ = –283,0 kJ/mol
E pede a variação de entalpia para
2 C(s) + O₂(g) → CO(g).
2 C(s) + O₂(g) → CO(g).
Vamos precisar:
• Balancear certinho a reação que queremos (Lei de Hess exige soma algébrica de reações balanceadas)
• Escrever combinações algébricas das reações dadas para chegar na que a gente quer
• Lembrar: quando você inverte uma reação, ΔH muda de sinal; se multiplica a reação, multiplica ΔH pelo mesmo fator.
• Balancear certinho a reação que queremos (Lei de Hess exige soma algébrica de reações balanceadas)
• Escrever combinações algébricas das reações dadas para chegar na que a gente quer
• Lembrar: quando você inverte uma reação, ΔH muda de sinal; se multiplica a reação, multiplica ΔH pelo mesmo fator.
Passo 2
Primeiro ajeitamos a reação alvo. Note que “2 C + O₂ → CO” não está balanceada em C (2 átomos de C virando só 1 em CO). O que realmente faz sentido termoquimicamente é formar 2 mol de CO a partir de 2 C e 1 mol de O₂:
2 C(s) + O₂(g) → 2 CO(g)
No fim, quem queremos é ΔH desta reação balanceada.
Passo 3
Antes, vamos achar ΔH para a meia‐reação básica:
C(s) + ½ O₂(g) → CO(g).
C(s) + ½ O₂(g) → CO(g).
Com a Lei de Hess:
Pegamos a reação 1 e subtraímos a reação 2 (invertida), porque queremos chegar em CO, não em CO₂.
Pegamos a reação 1 e subtraímos a reação 2 (invertida), porque queremos chegar em CO, não em CO₂.
Reação 1: C + O₂ → CO₂ ΔH₁ = –393,5 kJ
Reação 2 invertida: CO₂ → CO + ½ O₂ ΔH = +283,0 kJ
Reação 2 invertida: CO₂ → CO + ½ O₂ ΔH = +283,0 kJ
Somando 1 + (2 invertida):
C + O₂ → CO₂
CO₂ → CO + ½ O₂
––––––––––––––––––––
C + O₂ → CO + ½ O₂
C + O₂ → CO₂
CO₂ → CO + ½ O₂
––––––––––––––––––––
C + O₂ → CO + ½ O₂
À direita, O é 1 (em CO) + ½ O₂ = 1 + 1 = 2 átomos de O, igual aos 2 do O₂ à esquerda. Tudo certo.
O ΔH dessa soma é
ΔH = ΔH₁ + (–ΔH₂) = –393,5 kJ + 283,0 kJ = –110,5 kJ
O ΔH dessa soma é
ΔH = ΔH₁ + (–ΔH₂) = –393,5 kJ + 283,0 kJ = –110,5 kJ
Logo,
C(s) + ½ O₂(g) → CO(g) ΔH = –110,5 kJ
C(s) + ½ O₂(g) → CO(g) ΔH = –110,5 kJ
Passo 4
Nosso alvo é 2 C + O₂ → 2 CO. É só multiplicar essa meia‐reação por 2:
2[C + ½ O₂ → CO]
ΔH_total = 2 × (–110,5 kJ) = –221,0 kJ
Resposta
Para a reação balanceada
2 C(s) + O₂(g) → 2 CO(g)
a variação de entalpia é ΔH = –221,0 kJ.
2 C(s) + O₂(g) → 2 CO(g)
a variação de entalpia é ΔH = –221,0 kJ.