Questão 04. Calcular o calor de combustão do Benzeno a partir dos seguintes dados: Calor de formação do \mathrm{CO}_{2(\mathrm{~g})}=+402 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}, calor de formação da \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{l})}=+289 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}, Calor de Combustão do Benzeno \left(\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{6}\right. (1)), a pressão constante =+3.326 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}. Com base no valor calculado podemos dizer que a reação é endotérmica ou exotérmica?
Processos:
I) \mathrm{C}_{(\mathrm{s})}+\mathrm{O}_{2(\mathrm{~g})} \longrightarrow \mathrm{CO}_{2(\mathrm{~g})}
\Delta \mathrm{H}_{\mathrm{f}}^{\circ}=+402 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}
II) \mathrm{H}_{2(\mathrm{~g})}+\frac{1}{2} \mathrm{O}_{2(\mathrm{~g})} \longrightarrow \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{l})}
\Delta \mathrm{H}_{\mathrm{f}}^{\circ}=+289 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}
III) \mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{6(\mathrm{l})}+\frac{15}{2} \mathrm{O}_{2(\mathrm{~g})} \longrightarrow 6 \mathrm{CO}_{2(\mathrm{~g})}+3 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{l})} \Delta \mathrm{H}_{\mathrm{f}}^{\circ}=+3.326 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}

Passo 1

O enunciado pede o calor de combustão de uma mol de benzeno líquido segundo a reação
\mathrm{C_{6}H_{6}(l)} + \tfrac{15}{2}\,\mathrm{O_{2}(g)} \longrightarrow 6\,\mathrm{CO_{2}(g)} \;+\;3\,\mathrm{H_{2}O(l)}
e quer saber se essa reação é endotérmica ou exotérmica. Para isso vamos usar a Lei de Hess, que diz que
\Delta H_\text{reação} =\sum \Delta H_{f}^{\circ}(\text{produtos}) -\sum \Delta H_{f}^{\circ}(\text{reagentes}).çã

Passo 2

Listamos os valores dados (observando que, nas convenções de calor de formação aqui, um valor positivo indica calor liberado):
\Delta H_{f}^{\circ}(\mathrm{CO_{2}(g)}) = +402\;\mathrm{kJ/mol}, \quad \Delta H_{f}^{\circ}(\mathrm{H_{2}O(l)}) = +289\;\mathrm{kJ/mol}.
Além disso, o enunciado indica (no “Processo III”) que, se juntássemos benzeno e oxigênio para dar C O_{2} e H_{2}O, liberaríamos 3\,326\;\mathrm{kJ} por mol de benzeno.

Passo 3

Pela Lei de Hess, esse valor de +3\,326\;\mathrm{kJ} é
\sum \Delta H_{f}^{\circ}(\text{produtos}) -\sum \Delta H_{f}^{\circ}(\text{reagentes}) = \Bigl[6\times402 + 3\times289\Bigr] - \Delta H_{f}^{\circ}(\mathrm{C_{6}H_{6}(l)}).
Mas como esse resultado já foi dado como +3\,326\;\mathrm{kJ/mol}, concluímos que
\Delta H_{f}^{\circ}(\mathrm{C_{6}H_{6}(l)}) = \bigl[6\cdot402 + 3\cdot289\bigr] - 3\,326.

Passo 4

Não precisamos do \Delta H_{f}^{\circ}(\mathrm{C_{6}H_{6}(l)}) isoladamente, porque o que nos interessa é o calor de combustão, que é justamente -3\,326\;\mathrm{kJ/mol} (o sinal “+” no enunciado indica calor liberado). Assim
\Delta H_\text{comb}(\mathrm{C_{6}H_{6}}) =-3\,326\;\mathrm{kJ/mol}.

Passo 5

O valor de \Delta H_\text{comb} é negativo, o que significa que a reação libera calor.

Resposta

\Delta H_\text{comb}(\mathrm{C_{6}H_{6}(l)}) = -3\,326\;\mathrm{kJ/mol}, reação exotérmica.

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