São dados as seguintes equações:
Calcule a variação de entalpia na formação de um mol de metano.
Calcule a variação de entalpia na formação de um mol de metano.
Passo 1
Beleza, o enunciado pede pra calcular a variação de entalpia (ΔH⁰) na reação de formação do metano:
Isso é Termoquímica, mais especificamente Lei de Hess, que diz que ΔH é função de estado e a entalpia total de uma reação somada a de outras reações intermediárias dá a entalpia da reação desejada. Vamos usar isso pra montar a formação do CH₄ a partir das equações de combustão dadas.
Passo 2
Primeiro, anota a reação-alvo:
Queremos ΔH⁰ dessa reação. Pela Lei de Hess, vamos combinar as três equações fornecidas (combustão de C, combustão de H₂ e combustão de CH₄) de modo a “cancelar” CO₂ e H₂O e chegar na formação do CH₄.
Passo 3
As equações dadas são:
(1) , ΔH⁰₁ = –94,0 kcal
(2) , ΔH⁰₂ = –68,0 kcal
(3) , ΔH⁰₃ = –212,0 kcal
(1)
(2)
(3)
Pra montar a formação do CH₄:
- Usa (1) como está.
- Multiplica (2) por 2:
, ΔH = 2×(–68,0) = –136,0 kcal. - Inverte (3), porque queremos formar CH₄ em vez de queimá-lo:
e aí ΔH = –(–212,0) = +212,0 kcal.
Agora some as três reações:
(1) C + O₂ → CO₂ ΔH = –94,0
(2×) 2H₂ + O₂ → 2H₂O ΔH = –136,0
(invertida) CO₂ + 2H₂O → CH₄ + 2O₂ ΔH = +212,0
(1) C + O₂ → CO₂ ΔH = –94,0
(2×) 2H₂ + O₂ → 2H₂O ΔH = –136,0
(invertida) CO₂ + 2H₂O → CH₄ + 2O₂ ΔH = +212,0
Quando somar, do lado dos reagentes fica C + 2H₂ + (O₂+O₂) e do lado dos produtos CH₄ + (CO₂+2H₂O) etc. CO₂ e H₂O se cancelam, assim como 2 O₂, sobrando:
Passo 4
Agora é só somar as entalpias:
ΔH⁰ = (–94,0) + (–136,0) + (+212,0)
ΔH⁰ = –94,0 –136,0 +212,0
ΔH⁰ = –230,0 +212,0
ΔH⁰ = –18,0 kcal
ΔH⁰ = (–94,0) + (–136,0) + (+212,0)
ΔH⁰ = –94,0 –136,0 +212,0
ΔH⁰ = –230,0 +212,0
ΔH⁰ = –18,0 kcal
Resposta
A variação de entalpia na formação de 1 mol de metano é ΔH⁰ = –18,0 kcal.