O hidrogênio é um combustível bastante atraente, uma vez que sua queima libera energia e que o único produto formado é a água:
Usando uma tabela de dados termodinâmicos, calcule o calor liberado na combustão de 1 mol de
, produzindo
.
Passo 1
Beleza, vamos resumir rapidinho o que o exercício está pedindo e qual conteúdo vamos usar.
O enunciado diz que a gente queima 1 mol de H₂(g) com ½ mol de O₂(g) pra formar H₂O(l) e quer saber o calor liberado nessa combustão. Isso é um clássico de Termoquímica: usamos entalpias padrão de formação (ΔHf°) e a Lei de Hess pra achar a entalpia da reação (ΔH°_reação). Então, o que precisamos é de uma tabela termodinâmica com ΔHf° de H₂(g), O₂(g) e H₂O(l), e a fórmula da Lei de Hess.
O enunciado diz que a gente queima 1 mol de H₂(g) com ½ mol de O₂(g) pra formar H₂O(l) e quer saber o calor liberado nessa combustão. Isso é um clássico de Termoquímica: usamos entalpias padrão de formação (ΔHf°) e a Lei de Hess pra achar a entalpia da reação (ΔH°_reação). Então, o que precisamos é de uma tabela termodinâmica com ΔHf° de H₂(g), O₂(g) e H₂O(l), e a fórmula da Lei de Hess.
Passo 2
Primeiro, o que é entalpia padrão de formação?
- ΔHf° de uma substância é a variação de entalpia quando 1 mol dessa substância é formado a partir dos seus elementos no estado padrão (25 °C e 1 atm).
- Por convenção, os elementos na forma mais estável (tipo H₂(g), O₂(g), C(s) grafite, etc.) têm ΔHf° = 0.
A Lei de Hess diz que a variação de entalpia de uma reação é a soma das entalpias de formação dos produtos menos a soma das entalpias de formação dos reagentes:
Passo 3
Vamos anotar os valores (tabela típica):
- ΔHf° [H₂(g)] = 0 kJ/mol
- ΔHf° [O₂(g)] = 0 kJ/mol
- ΔHf° [H₂O(l)] = –285,8 kJ/mol
Passo 4
Agora aplicamos a fórmula da Lei de Hess à reação:
ΔH°_reação = [1 mol·ΔHf°(H₂O(l))] – [1 mol·ΔHf°(H₂(g)) + ½·ΔHf°(O₂(g))]
Substituindo os valores:
Substituindo os valores:
Passo 5
O sinal negativo mostra que a reação é exotérmica, ou seja, libera calor. Quando a questão pede “calor liberado”, a gente geralmente dá o valor positivo desse módulo.
Resposta
O calor liberado na combustão de 1 mol de H₂(g) formando H₂O(l) é 285,8 kJ.