Exercício 6 - A entalpia padrâo de formação a 298 K do
é
; do OH (aq) é
; do
é
; e da
é
.
(a) Calcule a entalpia de neutralização do HF (aq):
(b) Usando o valor de
como a variação de entalpia da reação
Calcule a variação de entalpia para a dissociação:
(a) Calcule a entalpia de neutralização do HF (aq):
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado nos deu e o que ele pede.
Dados fornecidos (entalpia-padrão de formação a
, em
):
O enunciado pede:
(a) Calcular a entalpia de neutralização da reação
(a) Calcular a entalpia de neutralização da reação
(b) Usando o valor
para a reação
calcular a variação de entalpia da dissociação
Passo 2
Explicando a ferramenta principal que vamos usar (passo a passo e sem pular etapas).
Regra para entalpia de reação usando entalpias de formação (lei de Hess): a variação de entalpia padrão da reação é dada por
onde:
-
é a entalpia da reação que queremos; -
é a entalpia-padrão de formação da espécie ; -
e são os coeficientes estequiométricos das espécies (positivo para produtos, positivo para reatantes na soma subtraída).
Isso é uma aplicação direta da lei de Hess: podemos calcular a entalpia de uma reação combinando entalpias de formação porque a entalpia é função de estado e valores padrão de formação são definidos por mols de cada espécie formada a partir dos elementos em seu estado padrão.
No item (b) usaremos manipulação de equações termoquímicas: se conhecemos a entalpia de duas reações, podemos somá-las ou subtraí-las (como somar equações químicas) e as entalpias se combinam algebricamente da mesma forma.
Passo 3
Aplicando a fórmula ao item (a). Identificamos reatantes e produtos e aplicamos diretamente.
Produtos:
e
.
Reatantes: e
.
Reatantes:
Calculo das somas:
Agora a entalpia da reação é
Interpretação rápida: o valor negativo indica que a reação de neutralização dada libera calor (exotérmica), e o módulo aqui é
.
Passo 4
Derivando a entalpia de dissociação pedida no item (b) por manipulação de equações termoquímicas (aplicando Hess).
Temos:
- Reação (1) (do item a, que já calculamos):
- Reação (2) (dada no enunciado):
Queremos a reação de dissociação:
Agora combinamos reactions: subtraindo a reação (2) de (1) (isto é, fazendo (1)
(2)) elimina
e
ficando exatamente a dissociação. Algebricamente, as entalpias se combinam do mesmo jeito:
Passo 5
Cálculo numérico do item (b).
Comentário didático curto: podemos também obter a mesma ideia diretamente com entalpias de formação usando a convenção
. Nesse caso:
A pequena diferença entre
e
surge porque o valor fornecido
para a reação
está ligeiramente inconsistente com as entalpias de formação dadas (pequenas diferenças de arredondamento ou de convenções experimentais). Como o enunciado pediu explicitamente para usar o valor
para essa reação, adotamos
como resposta do item (b).
Resposta
(a)
(b)
(b)