Dadas as equações químicas abaixo, responda justificando:
a)Utilizando as equações acima, calcule a entalpia padrão de formação do metano:
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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:
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Queima do carbono:Essa equação nos mostra a entalpia de formação do dióxido de carbono (CO₂) a partir do carbono sólido e oxigênio gasoso.
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Queima do hidrogênio:Aqui, vemos a entalpia de formação da água (H₂O) a partir de hidrogênio gasoso e oxigênio gasoso.
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Queima do metano: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:
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:
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Formação de CO₂:
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Formação de H₂O:
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Combustão do metano:
Queremos achar ΔHf° para:
Passo 5
Aplicando a Lei de Hess, sabemos que:
Isso porque estamos basicamente revertendo a combustão do metano para obter sua formação a partir dos elementos.
Passo 6
Agora, basta substituir os valores:
Vamos calcular passo a passo:
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Somar ΔH₁ e ΔH₂:
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Subtrair ΔH₃:
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.