(Fuvest-SP) O “besouro bombardeiro” espanta seus predadores expelindo uma solução quente. Quando ameaçado, em seu organismo ocorre a mistura de soluções aquosas de hidroquinona, peróxido de hidrogênio e enzimas, que promovem uma reação exotérmica, representada por:
\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{4}(\mathrm{OH})_{2(\mathrm{aq})}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2(\mathrm{aq})} \rightarrow \mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{4} \mathrm{O}_{2(\mathrm{aq})}+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{l})}
O calor envolvido nessa transformação pode ser calculado, considerando-se os processos:
\begin{array}{crl} \mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{4}(\mathrm{OH})_{2(\mathrm{aq})} \rightarrow \mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{4} \mathrm{O}_{2(\mathrm{aq})}+\mathrm{H}_{2(\mathrm{~g})} \Delta \mathrm{H} & =+177 \mathrm{~kJ} . \mathrm{mol}-1 \\\ \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{l})}+1 / 2 \mathrm{O}_{2(\mathrm{~g})} \rightarrow \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2(\mathrm{aq})} & \Delta \mathrm{H}=+95 \mathrm{~kJ} . \mathrm{mol}-1 \\\ \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{l})} \rightarrow 1 / 2 \mathrm{O}_{2(\mathrm{~g})}+\mathrm{H}_{2(\mathrm{~g})} & \Delta \mathrm{H}=+286 \mathrm{~kJ} . \mathrm{mol}-1 \end{array}
Assim sendo, o calor envolvido na reação que ocorre no organismo do besouro é:

Passo 1

O enunciado nos dá a reação que ocorre no organismo do besouro bombardeiro:
\mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{4}(\mathrm{OH})_{2(\mathrm{aq})} \;+\;\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{2(\mathrm{aq})} \;\longrightarrow\; \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{4}\mathrm{O}_{2(\mathrm{aq})}\;+\;2\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(\mathrm{l})}
e pede o cálculo do \Delta H dessa reação, usando os três processos termodinâmicos fornecidos.

Passo 2

Os processos dados são:
\mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{4}(\mathrm{OH})_{2(\mathrm{aq})} \;\longrightarrow\; \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{4}\mathrm{O}_{2(\mathrm{aq})} \;+\; \mathrm{H}_{2(\mathrm{g})} \quad\Delta H_{1}=+177\\ \mathrm{kJ}\!\cdot\!\mathrm{mol}^{-1}
\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(\mathrm{l})} \;+\; \tfrac12\,\mathrm{O}_{2(\mathrm{g})} \;\longrightarrow\; \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{2(\mathrm{aq})} \quad\Delta H_{2}=+95\\ \mathrm{kJ}\!\cdot\!\mathrm{mol}^{-1}
\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(\mathrm{l})} \;\longrightarrow\; \tfrac12\,\mathrm{O}_{2(\mathrm{g})} \;+\; \mathrm{H}_{2(\mathrm{g})} \quad\Delta H_{3}=+286\\ \mathrm{kJ}\!\cdot\!\mathrm{mol}^{-1}

Passo 3

Para montar a reação-alvo \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{4}(\mathrm{OH})_{2}+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{2}\to\mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{4}\mathrm{O}_{2}+2\mathrm{H}_{2}\mathrm{O},
vemos que os intermediários \mathrm{H}_{2} e \tfrac12\,\mathrm{O}_{2} devem ser eliminados.
  • Invertendo o segundo processo (R2):
\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{2(\mathrm{aq})} \;\longrightarrow\; \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(\mathrm{l})} \;+\; \tfrac12\,\mathrm{O}_{2(\mathrm{g})} \quad\Delta H_{2}'=-95\\ \mathrm{kJ}\!\cdot\!\mathrm{mol}^{-1}
  • Invertendo o terceiro processo (R3):
\tfrac12\,\mathrm{O}_{2(\mathrm{g})} \;+\; \mathrm{H}_{2(\mathrm{g})} \;\longrightarrow\; \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(\mathrm{l})} \quad\Delta H_{3}'=-286\\ \mathrm{kJ}\!\cdot\!\mathrm{mol}^{-1}

Passo 4

Agora somamos as três equações (R1 original, R2 invertida e R3 invertida) e suas entalpias:
R1:
\mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{4}(\mathrm{OH})_{2} \;\longrightarrow\; \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{4}\mathrm{O}_{2} \;+\; \mathrm{H}_{2} \quad\Delta H_{1}=+177
R2’:
\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{2} \;\longrightarrow\; \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} \;+\; \tfrac12\,\mathrm{O}_{2} \quad\Delta H_{2}'=-95
R3’:
\tfrac12\,\mathrm{O}_{2} \;+\; \mathrm{H}_{2} \;\longrightarrow\; \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} \quad\Delta H_{3}'=-286
Somando as três:
– Os \mathrm{H}_{2} de R1 e de R3’ se cancelam.
– Os \tfrac12\,\mathrm{O}_{2} de R2’ e de R3’ se cancelam.
– Restam exatamente
\mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{4}(\mathrm{OH})_{2} \;+\; \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{2} \;\longrightarrow\; \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{4}\mathrm{O}_{2} \;+\; 2\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
e a entalpia total é
\Delta H = \Delta H_{1} + \Delta H_{2}' + \Delta H_{3}' = 177 + (-95) + (-286) = -204\\ \mathrm{kJ}\!\cdot\!\mathrm{mol}^{-1}.

Resposta

\Delta H = -204\\ \mathrm{kJ}\!\cdot\!\mathrm{mol}^{-1}

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