A reação de combustão do acetileno é
e a respectiva variação de entalpia é
. A combustão do benzeno é
e a respectiva variação de entalpia é
. a) Qual é a variação de entalpia de combustão de 3 mols de acetileno? b) Qual é a variação de entalpia da reação
? c) A reação da questão (b) é endotérmica ou exotérmica?
Passo 1
O enunciado fornece duas reações de combustão e as respectivas variações de entalpia padrão:
Perguntas pedidas:
a) Qual é a variação de entalpia de combustão de mols de acetileno?
b) Qual é a variação de entalpia da reação
c) A reação da questão (b) é endotérmica ou exotérmica?
a) Qual é a variação de entalpia de combustão de
b) Qual é a variação de entalpia da reação
c) A reação da questão (b) é endotérmica ou exotérmica?
Passo 2
Conceito útil para (a): entalpia é uma grandeza extensiva — ou seja, a variação de entalpia para
mols é
vezes a variação por mol. Formalmente:
onde
é a entalpia associada a 1 mol da reação dada.
Passo 3
Aplicando isso ao acetileno: a entalpia de combustão dada
é por 1 mol de
. Para
mols multiplicamos por
:
Passo 4
Agora, para (b) vamos usar a Lei de Hess (explicação e método). Explicação didática: a entalpia é função de estado, então se conseguir escrever a reação desejada como soma/algebra linear de outras reações conhecidas, a variação de entalpia da reação desejada é a soma/algebra linear das variações de entalpia correspondentes. Operações válidas:
- Multiplicar uma equação química por um fator multiplica
por esse mesmo fator. - Inverter uma equação química troca o sinal de
.
Vamos construir a reação alvo a partir das reações de combustão dadas.
Passo 5
Escalamos a combustão do acetileno por
(já fizemos parte disso no Passo 3): escrevendo a reação escalada em bloco:
A variação de entalpia dessa equação é
Passo 6
Agora invertemos a combustão do benzeno (ii) para obter a reação que forma o benzeno a partir dos produtos de combustão; ao inverter a equação, o
troca de sinal:
Passo 7
Somando a equação do Passo 5 com a do Passo 6, os termos
e
se cancelam, assim como o oxigênio, restando exatamente a reação desejada:
A variação de entalpia dessa soma é a soma das variações de entalpia:
Passo 8
Interpretação do sinal (para (c)):
é negativo, o que significa que a reação libera calor para o ambiente. Portanto a reação é exotérmica. (Lembre-se:
exotérmica;
endotérmica.)
Resposta
a)
b)
c) Exotérmica
b)
c) Exotérmica