Use as seguintes reações:
para determinar
para
Passo 1
O que o enunciado pede: determinar o valor de
para a reação
Informações fornecidas (peguei os dados diretamente do enunciado):
Resumo: tenho três reações com seus
e preciso combiná-las (se for o caso) para obter a reação alvo e então obter seu
.
Passo 2
Princípio físico que vou usar (explicação didática): Lei de Hess. Ela diz que a variação de entalpia entre um conjunto de reagentes e produtos depende apenas dos estados inicial e final, não do caminho. Consequência prática: se somarmos reações químicas, a entalpia total é a soma algébrica das entalpias das reações somadas.
Regras úteis (e por que valem):
- Se eu multiplico uma equação química por um fator
, a entalpia também é multiplicada por . Isso acontece porque a entalpia é uma grandeza extensiva (proporcional à quantidade de substância).
Exemplo simples: se, então tem . - Se eu inviro (reverso) a equação, trocando reagentes por produtos, o sinal de
muda (fica multiplicado por ). Ex.: se , então tem .
Vou aplicar essas regras para combinar as reações dadas até obter a reação desejada.
Passo 3
Estratégia (por que escolhi estes passos): a reação alvo tem 3 mol de
no lado dos reagentes. A reação (2) produz
a partir de
e
. Para usar (2) para consumir
eu devo inverter (2) e escalá-la para 3 mol de
. Depois, as reações (1) e (3) fornecem exatamente os produtos
e
a partir de quantidades de
e
. Vou mostrar que somando a versão invertida e escalada de (2) com (1)+(3) cancelo
e
intermediários, restando exatamente a reação alvo.
Passo 4
Aplicação prática — manipular as equações e os
:
- Multiplico a reação (2) por
(para obter 3 mol de ):
que fica (escrevendo coeficientes):
e a entalpia escala também por
:
- Inverto a equação obtida no item anterior (porque na reação alvo
aparece como reagente, não como produto). Ao inverter, troco os lados e mudo o sinal de :
- Agora somarei as reações (1) e (3) tal como estão; elas produzem os produtos que queremos:
Somando (1) + (3) soma-se também a entalpia:
ou seja
e a entalpia resultante é
Passo 5
Somar as duas equações relevantes (a equação invertida e escalada do passo 4.2 e a soma do passo 4.3) fornece:
Ao somar as duas equações, os termos intermediários
e
se cancelam (aparecem como produto em uma e como reagente na outra), ficando exatamente a reação alvo:
Pela lei de Hess, a entalpia da reação alvo é a soma algébrica das entalpias das equações somadas:
Resposta
-90,5 kJ