(1,5 pontos) O óxido de eteno
pode ser convertido em etanol
através da seguinte reação:
No entanto, a entalpia dessa reação não é conhecida diretamente. Utilize a Lei de Hess e os valores das entalpias das reações abaixo para determinar
da conversão de
em
:
Reação 1:
Reação 2:
Reação 3:
Passo 1
O que o enunciado pede e o que foi dado.
- Pedido: determinar a entalpia da reação alvo
- Reações fornecidas (peguei estes valores do enunciado):
Resumo: queremos a entalpia da transformação de
em
pela adição de
. Temos entalpias de combustão (formação dos mesmos produtos) e a entalpia da formação de água a partir de hidrogênio (reação 3). A ideia será combinar essas equações usando a Lei de Hess.
Passo 2
Lembrete da ferramenta principal: Lei de Hess e manipulação de equações.
- Lei de Hess: a variação de entalpia é uma função de estado, logo a entalpia de uma reação que pode ser obtida somando outras reações é igual à soma algébrica das entalpias dessas reações após as manipulações (inverter, multiplicar por escalar) necessárias para que as equações químicas somem e dêem a reação alvo.
- Regras importantes ao manipular equações:
- Se inverter uma reação, o sinal de
troca de sinal. - Se multiplicar uma reação por um fator
, multiplicar por . - Pode-se somar reações termo a termo; espécies que aparecem dos dois lados se cancelam.
- Se inverter uma reação, o sinal de
Vou usar essas regras para obter a reação alvo como combinação das três dadas.
Passo 3
Encontrar uma combinação algébrica das reações que resulte na reação alvo.
Observação estratégica: as reações 1 e 2 são combustões que produzem os mesmos produtos em parte (
aparece em ambas). Se subtrairmos a combustão de
da combustão de
, veremos o que sobra.
Façamos a operação: escrever Reação 2 menos Reação 1 (isto é, somar Reação 2 com a inversa de Reação 1). Em termos de equações:
Subtraindo termo a termo (ou somando Reação 2 com a inversa de Reação 1) obtemos:
isto é,
Reescrevendo de forma limpa:
Essa equação não é ainda exatamente a reação desejada, mas note o par
: usando a Reação 3 (ou metade dela) relacionamos água com hidrogênio. A Reação 3 dá:
Dividindo por
(permitido; divide também
por
), temos a meia-reação
A partir desta meia-reação, a sua inversa é
Se aplicarmos essa inversa à expressão obtida no passo anterior, o termo
transforma-se em
. Assim, somando as equações apropriadas obtemos exatamente a reação inversa da desejada:
Portanto a sequência foi:
- Reação 2 menos Reação 1 -> dá
. - Somar a inversa da meia-Reação 3 (ou seja,
) transforma o par em e produz .
Passo 4
Cálculo das entalpias por soma algébrica (aplicando regras de sinais).
- Entalpia correspondente à operação “Reação 2 menos Reação 1” é
Esse valor corresponde à equação
- A meia-Reação 3 (formação de água a partir de
) tem entalpia
para a reação
Mas precisamos da inversa (
), cujo
é o negativo:
- Somando as duas contribuições (a do passo “Reação 2 menos Reação 1” e a da inversa da meia-Reação 3) obtemos a entalpia da reação
cuja entalpia é
Isso significa que a reação escrita (decomp. do etanol em óxido de eteno + hidrogênio) tem
. A reação que nos pedem é o sentido oposto:
logo sua entalpia é o negativo:
Passo 5
Interpretação final curta e dica para prova.
- Resultado:
(a reação é levemente exotérmica). - Dica prática para a prova: quando tiver combustões de compostos A e B que geram os mesmos produtos, subtraí-las frequentemente elimina os
e deixa uma relação entre A e B; usar metades (ou frações) de reações é permitido, lembrando-se de multiplicar ou dividir os na mesma proporção; inverter equações muda o sinal de .