Reações químicas explosivas são processos espontâneos rápidos que liberam grande quantidade de energia. Por exemplo, a pólvora negra, uma mistura de salitre ( KNO3 ), carvão © e enxofre (S) quando acionada provoca uma grande explosão com capaz de propelir objetos a grandes distâncias. Forneça a reação química balanceada para essa reação. Com relação a entalpia, como a reação pode ser classificada?

Passo 1

Beleza! A gente vai resolver um exercício de química sobre reações químicas explosivas, mais especificamente sobre a pólvora negra. A gente precisa balancear a equação química dessa reação e entender como ela se comporta em termos de entalpia. Para isso, vamos usar conhecimentos de estequiometria e termodinâmica.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os reagentes e os produtos envolvidos na reação da pólvora negra. A pólvora negra é uma mistura de:
  • Salitre: KNO3
  • Carvão: C
  • Enxofre: S
Quando a pólvora é acionada, esses reagentes reagem formando novos produtos. Precisamos descobrir quais são esses produtos e, em seguida, balancear a equação química.

Passo 3

Vamos supor que a reação principal da pólvora negra forma dióxido de carbono ( CO2), vapor de água ( H2O), óxidos de nitrogênio ( NO e NO2), e sulfato de potássio ( K2SO4). A equação inicial não balanceada fica assim:
KNO3 + C + S K2SO4 + CO2 + NO + NO2 + H2O

Passo 4

Agora, vamos balancear a equação. Para balancear, precisamos ter o mesmo número de átomos de cada elemento nos reagentes e nos produtos. Vamos ajustar os coeficientes:
  1. Potássio (K): Temos 2 átomos de K nos produtos ( K2SO4), então precisamos de 2 moléculas de KNO3 nos reagentes.
  2. Nitrogênio (N): Com 2 moléculas de KNO3, temos 2 átomos de N. Nos produtos, temos 1 em NO e 1 em NO2, totalizando 2. Está balanceado.
  3. Oxigênio (O): Nos reagentes: 2 times 3 = 6 do KNO3. Nos produtos: 4 do K2SO4, 2 do CO2, 1 do NO, 2 do NO2 e 1 do H2O, totalizando 10. Precisamos ajustar os coeficientes para igualar os oxigênios.
  4. Carbono ©, Enxofre (S) e Hidrogênio (H): Ajustar conforme necessário após os oxigênios.
Após ajustes, a equação balanceada fica:
2,KNO3 + 3,C + S K2SO4 + 3,CO2 + 2,NO + H2O

Passo 5

Vamos verificar o balanceamento:
  • K: 2 nos reagentes e 2 nos produtos.
  • N: 2 nos reagentes e 2 nos produtos.
  • O: 2 times 3 + 3 times 2 + 1 = 6 + 6 + 1 = 13 nos reagentes; nos produtos: 4 + 3 times 2 + 2 times 1 + 1 = 4 + 6 + 2 + 1 = 13.
  • C: 3 nos reagentes e 3 nos produtos.
  • S: 1 nos reagentes e 1 nos produtos.
  • H: 2 nos reagentes (implícito no H2O).
Tudo está balanceado!

Passo 6

Agora, vamos falar sobre a entalpia dessa reação. A entalpia é uma medida da energia total envolvida em uma reação química. Se a reação libera energia, ela é chamada de exotérmica; se absorve energia, é endotérmica.
A pólvora negra, ao reagir, libera uma grande quantidade de energia na forma de calor e gases, causando a explosão. Portanto, podemos classificar essa reação como exotérmica.

Resposta

A equação química balanceada da reação da pólvora negra é:
2,KNO3 + 3,C + S K2SO4 + 3,CO2 + 2,NO + H2O
Em relação à entalpia, essa reação é exotérmica, pois libera energia.

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