(Nilo, p. 289, q. 32) Calcule o calor-padrão de reação a 298,15 \mathrm{~K} para as seguintes reações:
4 \mathrm{NH}_{3(\mathrm{~g})}+3 \mathrm{O}_{2(\mathrm{~g})} \rightarrow 2 \mathrm{~N}_{2(\mathrm{~g})}+6 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{g})}

Passo 1

O enunciado pede o calor-padrão de reação a 298,15 K da reação
4\,\mathrm{NH_{3}(g)} + 3\,\mathrm{O_{2}(g)} \longrightarrow 2\,\mathrm{N_{2}(g)} + 6\,\mathrm{H_{2}O(g)}.
O conteúdo é o cálculo da entalpia de reação usando as entalpias de formação padrão.

Passo 2

Para calcular a entalpia-padrão de reação \Delta H^\circ_{\text{rxn}} usamos a relação
\Delta H^\circ_{\text{rxn}} = \sum_{\text{produtos}} \nu_i\,\Delta H^\circ_{f,i} - \sum_{\text{reagentes}} \nu_j\,\Delta H^\circ_{f,j},
onde \nu são os coeficientes estequiométricos.

Passo 3

Listamos as entalpias de formação padrão ( \Delta H^\circ_f) a 298,15 K:
\Delta H^\circ_f\bigl(\mathrm{NH_3(g)}\bigr) = -45{,}9~\text{kJ/mol},\qquad \Delta H^\circ_f\bigl(\mathrm{O_2(g)}\bigr) = 0~\text{kJ/mol},
\Delta H^\circ_f\bigl(\mathrm{N_2(g)}\bigr) = 0~\text{kJ/mol},\qquad \Delta H^\circ_f\bigl(\mathrm{H_2O(g)}\bigr) = -241{,}8~\text{kJ/mol}.

Passo 4

Calculamos a soma ponderada para produtos e reagentes:
\sum_{\text{prod}} \nu_i\,\Delta H^\circ_{f,i} = 2\times0 + 6\times(-241{,}8) = -1450{,}8~\text{kJ},
\sum_{\text{reag}} \nu_j\,\Delta H^\circ_{f,j} = 4\times(-45{,}9) + 3\times0 = -183{,}6~\text{kJ}.

Passo 5

Logo,
\Delta H^\circ_{\text{rxn}} = (-1450{,}8) - (-183{,}6) = -1267{,}2~\text{kJ}.

Resposta

\Delta H^\circ_{\text{rxn}} = -1267{,}2\\ \text{kJ}

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