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Exercícios Resolvidos de Entalpia: Fenômenos Químicos

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Exercício 213456789

Enunciado

Calcule a entalpia de reação de síntese do gás brometo de hidrogênio, H 2 g + B r 2 l → 2   H B r ( g ) , a partir das seguintes informações:

N H 3 g + H B r g → N H 4 B r s                         ∆ H o = - 188,32 k J

N 2 g + 3   H 2 g   → 2   N H 3 g                           ∆ H o = - 92,22 k J

N 2 g + 4   H 2 g + B r 2 l → 2   N H 4 B r s               ∆ H o = - 541,66 k J

Passo 1

Temos 3 reações e queremos chegar a uma reação global final. Vocês já sabem pra onde isso tá indo né?

Lei de Hess! Vamos manipular as três reações que nós temos para achar a reação final e depois somar as 3 (e suas respectivas entalpias) para achar a entalpia da reação global! 😊

R e a ç ã o   g l o b a l :   2   H 2 g + B r 2 l → 2   H B r ( g )

I .             N H 3 g + H B r g → N H 4 B r s                         ∆ H o = - 188,32 k J

I I .           N 2 g + 3   H 2 g   → 2   N H 3 g                           ∆ H o = - 92,22 k J

I I I .           N 2 g + 4   H 2 g + B r 2 l → 2   N H 4 B r s               ∆ H o = - 541,66 k J

A gente já sabe que precisa achar os reagentes da reação global, não é? Então primeiro, vamos organizar em cada etapa reacional se os reagentes e os produtos estão do lado certo!

Na I . já vemos que o H B r está como reagente, sendo que na reação global ele é produto! Ou seja, precisamos inverter essa reação e pegar seu sentido inverso:

N H 4 B r s → N H 3 g + H B r g                   ∆ H o = + 188,32 k J  

Não se esqueça que com isso a entalpia muda de sinal!

Passo 2

Para a I I . e a I I I . é um pouco mais complicado, e a gente precisa ter bom senso!

As duas parecem estar certas, não é? Já que nas duas o H 2 é um reagente.. Mas, se somarmos elas do jeito que estão, teremos N 2 como reagente na reação global, e ele não é!

Ou seja: precisamos dar um jeito de cortar o N 2 do rolê!

Para fazer isso, vamos inverter a equação I I . , assim, tudo que for formado de N 2 vai ser consumido na reação 3 e o N 2 não vai aparecer na reação global!

Daí agora você pode estar com duas dúvidas:

  1. Por que não inverter a reação 3?

    2. Não invertemos a reação 3 porque, das 3 etapas, só ela tem o B r 2 , um dos reagentes da reação global!

  2. E o H 2 , ele também não vai ser formado na etapa 2 e consumido na etapa 3?

É só a gente olhar pros coeficientes estequiométricos e perceber que a etapa 3 tem 1 mol a mais de H 2 como reagente do que a etapa 2 como produto. Assim, quando somarmos as duas, ainda vai sobrar H 2 do lado dos reagentes.

Ou seja, ficamos com:

I I .             2   N H 3 g →   N 2 g + 3   H 2 g                   ∆ H o = + 92,22 k J

Passo 3

Juntando as 3...

N H 4 B r s → N H 3 g + H B r g                   ∆ H o = + 188,32 k J  

2   N H 3 g →   N 2 g + 3   H 2 g                   ∆ H o = + 92,22 k J

N 2 g + 4   H 2 g + B r 2 l → 2   N H 4 B r s               ∆ H o = - 541,66 k J

Para sumir com os intermediários de reação, precisamos multiplicar a primeira etapa por 2! Assim, podemos somar as 3 etapas e achar:

2   N H 4 B r s → 2   N H 3 g + 2   H B r g                   ∆ H o = + 376,64 k J  

2   N H 3 g →   N 2 g + 3   H 2 g                   ∆ H o = + 92,22 k J

N 2 g + 4   H 2 g + B r 2 l → 2   N H 4 B r s               ∆ H o = - 541,66 k J

Tudo que estiver do lado dos produtos e dos reagentes vai ser cortado da reação global quando somarmos as 3 etapas:

2   N H 4 B r s → 2   N H 3 g + 2   H B r g                   ∆ H o = + 376,64 k J  

2   N H 3 g →   N 2 g + 3   H 2 g                   ∆ H o = + 92,22 k J

N 2 g + 4   H 2 g + B r 2 l → 2   N H 4 B r s               ∆ H o = - 541,66 k J

H 2 g + B r 2 l → 2   H B r g                                 ∆ H o = - 72,8   k J

Resposta

∆ H r e a ç ã o = - 72,8 k J

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