Dadas as equações químicas abaixo, responda justificando:
ll C(s)+O2(g) CO2(g) & De
a)Utilizando as equações acima, calcule a entalpia padrão de formação do metano: C (s) +2 H2(g) CH4(g).

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado nos pede para calcular a entalpia padrão de formação do metano (CH₄) usando algumas equações químicas que nos fornecem mudanças de entalpia (ΔH°). A entalpia de formação é a quantidade de energia envolvida na formação de 1 mol de uma substância a partir de seus elementos em suas formas padrão. Para resolver isso, vamos usar Lei de Hess, que nos permite combinar diferentes reações químicas para encontrar a entalpia desejada.

Passo 2

Primeiro, vamos entender as equações que temos:
  1. Queima do carbono:
    C(s) + O2(g) CO2(g) De
    Essa equação nos mostra a entalpia de formação do dióxido de carbono (CO₂) a partir do carbono sólido e oxigênio gasoso.
  2. Queima do hidrogênio:
    H2(g) + 12 O2(g) H2O(l) De
    Aqui, vemos a entalpia de formação da água (H₂O) a partir de hidrogênio gasoso e oxigênio gasoso.
  3. Queima do metano:
    CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(l) De
    Essa é a combustão completa do metano, liberando dióxido de carbono e água.

Passo 3

Agora, queremos encontrar a entalpia de formação do metano (CH₄), que é a entalpia da reação:
C(s) + 2 H2(g) CH4(g)
Para isso, vamos usar a Lei de Hess e combinar as equações que temos de forma que, ao somá-las, cheguemos à equação acima.

Passo 4

Vamos montar um sistema de equações baseado nas reações fornecidas e na que queremos:
  1. Formação de CO₂:
    C + O2 CO2 De
  2. Formação de H₂O:
    2 H2 + O2 2 H2O De
  3. Combustão do metano:
    CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O De
Queremos achar ΔHf° para:
C + 2 H2 CH4 De

Passo 5

Aplicando a Lei de Hess, sabemos que:
Deçã
Isso porque estamos basicamente revertendo a combustão do metano para obter sua formação a partir dos elementos.

Passo 6

Agora, basta substituir os valores:
De
Vamos calcular passo a passo:
  1. Somar ΔH₁ e ΔH₂:
    -393,5 + (-571,8) = -965,3 kJ/mol
  2. Subtrair ΔH₃:
    -965,3 - (-890,5) = -965,3 + 890,5 = -74,8 kJ/mol

Passo 7

Portanto, a entalpia padrão de formação do metano (CH₄) é -74,8 kJ/mol.

Resposta

A entalpia padrão de formação do metano (CH₄) é -74,8 kJ/mol.

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