Questão 05. O processo Claus para a extração de enxofre do petróleo é realizado em duas etapas, conforme representado pelas equações químicas a seguir.
Etapa 1:
Etapa 2:
Com os dados apresentados no quadro abaixo, calcule a variação de entalpia (
) para cada uma das reações representadas.
Etapa 2:
| Composto |
|
|---|---|
|
|
-20,63 |
|
|
-296,8 |
|
|
-285,8 |
Passo 1
O que o enunciado pede:
- Calcular a variação de entalpia padrão de reação
para cada uma das duas etapas do processo Claus.
Informações fornecidas (peguei estes números do quadro do enunciado):
Reações dadas:
- Etapa 1:
- Etapa 2:
Observação importante (peguei do conhecimento padrão de termodinâmica): as substâncias elementares no estado padrão têm
. Em particular,
e
.
Passo 2
Fórmula que vamos usar (Lei de Hess / definição de entalpia de reação em termos de entalpias de formação):
onde
e
são os coeficientes estequiométricos dos produtos e reagentes, respectivamente.
Explicando devagar: para cada espécie, multiplica-se sua entalpia de formação pelo coeficiente estequiométrico (positivo se produto, negativo se reagente) e soma-se tudo; produtos menos reagentes dá a entalpia da reação. Sinais: resultado negativo significa reação exotérmica (libera calor).
Explicando devagar: para cada espécie, multiplica-se sua entalpia de formação pelo coeficiente estequiométrico (positivo se produto, negativo se reagente) e soma-se tudo; produtos menos reagentes dá a entalpia da reação. Sinais: resultado negativo significa reação exotérmica (libera calor).
Passo 3
Cálculo detalhado para a Etapa 1:
Aplicando a fórmula:
Substituindo os valores dados e lembrando que
:
Faço as multiplicações em passos:
Soma dos produtos:
Subtraindo a soma dos reagentes:
Interpretação rápida: valor negativo → etapa 1 é exotérmica.
Passo 4
Cálculo detalhado para a Etapa 2:
Aplicando a fórmula:
Como
, substituo os valores:
Multiplicações:
Soma dos reagentes:
Agora a diferença:
Interpretação: também exotérmica (valor negativo).
Passo 5
Arredondamentos e observações finais:
- Mantive duas casas decimais consistentes com os dados fornecidos.
- As duas etapas são exotérmicas, como indicado pelos sinais negativos.
Resposta
Etapa 1:
Etapa 2:
Etapa 2: