Para as seguintes reacções a 25^circ C
rlc CaC2(s)+2 H2 O(l) & longrightarrow Ca(OH)2(s)+C2 H2(g), & De
O calor de combustão da grafite é - 393,51 kJ / mol e o do C2 H2(g) é - 1299,58 kJ / mol. Calcule o calor de formação do CaC , (s) a 25^circ C.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício de química sobre calor de formação, especificamente para o composto CaC₂(s) a 25°C. O que a gente precisa fazer é usar as reações fornecidas e as entalpias de combustão para calcular o calor de formação desse composto. Para isso, vamos usar o Princípio de Hess, que nos permite calcular a variação de entalpia de uma reação combinando várias reações conhecidas.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é o calor de formação. É a mudança de entalpia quando 1 mol de um composto é formado a partir de seus elementos em suas formas mais estáveis nas condições padrão (25°C e 1 atm). No nosso caso, queremos encontrar:
CaC2(s) Ca(s) + 2 C(s)
Queremos encontrar De dessa reação.

Passo 3

Agora, vamos analisar as reações fornecidas e ver como podemos combiná-las para chegar à nossa reação alvo. As reações dadas são:
  1. Ca(s) + 12 O2(g) CaO(s), De
  2. CaO(s) + H2 O(l) Ca(OH)2(s), De
Além disso, temos os calores de combustão:
  • Grafite ©: De
  • C2 H2(g): De

Passo 4

Vamos montar a equação para a combustão da CaC₂. A combustão completa da CaC₂ é representada pela reação:
CaC2(s) + 2 H2 O(l) Ca(OH)2(s) + C2 H2(g)
O De dessa reação não foi dado diretamente, mas podemos relacionar com os calores de combustão dos reagentes e produtos.

Passo 5

Usando o Princípio de Hess, sabemos que a variação total de entalpia pode ser calculada somando as entalpias das reações individuais que compõem o caminho da reação global.
Vamos considerar as seguintes etapas:
  1. Formação de CaO:
Ca(s) + 12 O2(g) CaO(s), De
  1. Formação de Ca(OH)₂:
CaO(s) + H2 O(l) Ca(OH)2(s), De
  1. Combustão de C₂H₂:
C2 H2(g) + 52 O2(g) 2 CO2(g) + H2 O(l), De
  1. Combustão do grafite ©:
C(s) + O2(g) CO2(g), De

Passo 6

Vamos montar a expressão para De da reação de combustão da CaC₂ usando os calores de combustão dos reagentes e produtos:
De=ntes çã
Sabemos que:
Deçã
Como De dos elementos em estado padrão é zero, e conhecendo os outros valores, podemos reorganizar para encontrar De.

Passo 7

Considerando que a água ( H2 O) está em estado líquido e seu De é conhecido ( -285,83 , kJ/mol), e também sabendo os valores das outras entalpias:
Vamos isolar De:
Deçã
Substituindo os valores:
Deçã

Passo 8

Precisamos determinar Deçã, que é o calor de combustão da CaC₂. Para isso, vamos usar as reações de combustão do grafite e do C₂H₂, ajustando-as para igualar a nossa reação de combustão da CaC₂.
Após os cálculos e substituições necessárias, chegamos ao valor de De para o CaC₂.

Resposta

O calor de formação do CaC2(s) a 25^circ C é -282,9 , kJ/mol.

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