5: Dadas as seguintes reações com seus \Delta \mathrm{H} :
I. \mathrm{C}(\mathrm{s})+\mathrm{O}_{2}(\mathrm{~g}) \rightarrow \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{~g})
\Delta \mathrm{H}=-393,5 \mathrm{~kJ}
II. 2 \mathrm{CO}(\mathrm{g})+\mathrm{O}_{2}(\mathrm{~g}) \rightarrow 2 \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{~g})
\Delta \mathrm{H}=-566,0 \mathrm{~kJ}
Usando essas informações, calcule o \Delta \mathrm{H} da reação:
2 \mathrm{C}(\mathrm{s})+\mathrm{O}_{2}(\mathrm{~g}) \rightarrow 2 \mathrm{CO}(\mathrm{g})
Classifique o processo como exotérmico ou endotérmico.

Passo 1

O enunciado dá duas reações com seus \Delta H:
I. \mathrm{C}(s)+\mathrm{O}_{2}(g)\to\mathrm{CO}_{2}(g), \Delta H_{1}=-393,5\\ \mathrm{kJ}
II. 2\,\mathrm{CO}(g)+\mathrm{O}_{2}(g)\to2\,\mathrm{CO}_{2}(g), \Delta H_{2}=-566,0\\ \mathrm{kJ}
Pede-se o \Delta H da reação
2\,\mathrm{C}(s)+\mathrm{O}_{2}(g)\to2\,\mathrm{CO}(g)
Aplicaremos a Lei de Hess, que permite compor reações conhecidas para obter a desejada.

Passo 2

Identificamos a reação-alvo:
2\,\mathrm{C}(s)+\mathrm{O}_{2}(g)\;\longrightarrow\;2\,\mathrm{CO}(g).
Para obtê-la, vamos usar as reações I e II, mas invertendo e escalonando conforme necessário.

Passo 3

Invertemos a reação II para produzir CO em vez de consumi-lo. A inversão troca o sinal de \Delta H:
2\,\mathrm{CO}_{2}(g)\;\longrightarrow\;2\,\mathrm{CO}(g)+\mathrm{O}_{2}(g),
\Delta H_{\text{II,inv}}=+566,0\\ \mathrm{kJ}.

Passo 4

Multiplicamos a reação I por 2 para gerar 2, \mathrm{CO}_{2}:
2\bigl[\mathrm{C}(s)+\mathrm{O}_{2}(g)\to\mathrm{CO}_{2}(g)\bigr] \quad\Longrightarrow\quad 2\,\mathrm{C}(s)+2\,\mathrm{O}_{2}(g)\to2\,\mathrm{CO}_{2}(g),
\Delta H_{\text{I}\times2}=2\cdot(-393,5\\ \mathrm{kJ})=-787,0\\ \mathrm{kJ}.

Passo 5

Somamos a reação invertida da II com a reação I escalonada a fim de cancelar 2\,\mathrm{CO}_{2}(g):
\begin{aligned} &2\,\mathrm{CO}_{2}(g)\;\longrightarrow\;2\,\mathrm{CO}(g)+\mathrm{O}_{2}(g) &&\Delta H=+566,0\\\ &2\,\mathrm{C}(s)+2\,\mathrm{O}_{2}(g)\;\longrightarrow\;2\,\mathrm{CO}_{2}(g) &&\Delta H=-787,0\\hline &2\,\mathrm{C}(s)+\cancel{2\,\mathrm{O}_{2}(g)}+\cancel{2\,\mathrm{CO}_{2}(g)} \;\longrightarrow\;2\,\mathrm{CO}(g)+\cancel{2\,\mathrm{CO}_{2}(g)}+\cancel{\mathrm{O}_{2}(g)} \end{aligned}
Isso resulta em
2\,\mathrm{C}(s)+\mathrm{O}_{2}(g)\;\longrightarrow\;2\,\mathrm{CO}(g),
e o \Delta H da soma é
\Delta H = (+566,0)\;+\;(-787,0)\;=\;-221,0\\ \mathrm{kJ}.

Passo 6

Como \Delta H é negativo, o processo libera calor e, portanto, é exotérmico.

Resposta

\Delta H = -221,0\\ \mathrm{kJ}; processo exotérmico.

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