Questăo 2: (7,5 pontos)

O besouro bombardeiro usa como mecanismo de defesa uma reação quimica que converte a hidroquinona \left(\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{4}(\mathrm{OH})_{2}\right) em quinona \left(\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{4} \mathrm{O}_{2}\right) juntamente com a decomposiçăo do peróxido de hidrogênio, como mostra a equação quimica balanceada abaixo:
\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{4}(\mathrm{OH})_{2(a q)}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2(a q)} \rightarrow \mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{4} \mathrm{O}_{2(a q)}+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\theta}
A quinona produzida è expelida pelo besouro com alta temperatura e funciona como um repelente mortal para os predadores.
a) Calcule a variação de entalpia da reaçâo quimica que o besouro bombardeiro realiza.
Dados:
\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{4}(\mathrm{OH})_{2(a q)} \rightarrow \mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{4} \mathrm{O}_{2(a q)}+\mathrm{H}_{2(q)} \Delta \mathrm{H}^{0}=+177,0 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}
\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{m}+1 / 2 \mathrm{O}_{2(q)} \rightarrow \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2(a q)} \Delta \mathrm{H}^{0}=+94,6 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}
\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(q)} \rightarrow \mathrm{H}_{2(q)}+1 / 2 \mathrm{O}_{2(q)} \Delta \mathrm{H}^{0}=+285,5 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}
\square
b) Sobre essa reação, fez-se a seguinte afirmativa : “O jato de quinona expelido pelo besouro é quente pois o processo é endotérmico.” Ela é verdadeira ou falsa? Justifique.
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Passo 1

O enunciado apresenta a reação
\mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{4}(\mathrm{OH})_{2(aq)}+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{2(aq)}\to \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{4}\mathrm{O}_{2(aq)}+2\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(\ell)}
e pede a variação de entalpia dessa reação. O método a usar é a Lei de Hess, que permite obter \Delta H combinando entalpias de reações auxiliares dadas.

Passo 2

As reações auxiliares fornecidas e suas entalpias padronizadas são:
\begin{aligned} &R_{1}:\quad \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{4}(\mathrm{OH})_{2(aq)}\to \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{4}\mathrm{O}_{2(aq)}+\mathrm{H}_{2(g)}, \quad \Delta H_{1}^{0}=+177,0~\mathrm{kJ\,mol^{-1}},\\\ &R_{2}:\quad \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(\ell)}+\tfrac12\,\mathrm{O}_{2(g)}\to \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{2(aq)}, \quad \Delta H_{2}^{0}=+94,6~\mathrm{kJ\,mol^{-1}},\\\ &R_{3}:\quad \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(\ell)}\to \mathrm{H}_{2(g)}+\tfrac12\,\mathrm{O}_{2(g)}, \quad \Delta H_{3}^{0}=+285,5~\mathrm{kJ\,mol^{-1}}. \end{aligned}

Passo 3

Para obter a reação-alvo fazemos:
– usar R_{1} na direção dada;
– inverter R_{2} (para consumir \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{2}), o que muda o sinal de \Delta H_{2} para -94,6~\mathrm{kJ\,mol^{-1}};
– inverter R_{3} (para consumir \mathrm{H}_{2} formado em R_{1}), o que muda o sinal de \Delta H_{3} para -285,5~\mathrm{kJ\,mol^{-1}}.

Passo 4

Somando as três equações ajustadas:
\begin{aligned} &R_{1}:\;\mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{4}(\mathrm{OH})_{2}\to \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{4}\mathrm{O}_{2}+\mathrm{H}_{2},\\\ &R_{2}^{-1}:\;\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{2}\to \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}+\tfrac12\,\mathrm{O}_{2},\\\ &R_{3}^{-1}:\;\mathrm{H}_{2}+\tfrac12\,\mathrm{O}_{2}\to \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}, \end{aligned}
os termos \mathrm{H}_{2} e \tfrac12\,\mathrm{O}_{2} cancelam, restando exatamente
\mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{4}(\mathrm{OH})_{2}+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{2}\to \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{4}\mathrm{O}_{2}+2\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}.

Passo 5

A variação de entalpia da reação é a soma algébrica das entalpias ajustadas:
\Delta H =\Delta H_{1}^{0} -\Delta H_{2}^{0} -\Delta H_{3}^{0} =+177,0 -94,6 -285,5 =-203,1~\mathrm{kJ\,mol^{-1}}.
Como \Delta H<0, o processo é exotérmico (libera calor).

Passo 6

A afirmação “o jato de quinona é quente pois o processo é endotérmico” é falsa, porque na verdade a reação é exotérmica \Delta H=-203,1~\mathrm{kJ\,mol^{-1}}, ou seja, libera calor ao meio.

Resposta

(a) \Delta H=-203,1~\mathrm{kJ\,mol^{-1}}.
(b) Falsa, pois a reação é exotérmica e não endotérmica.

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