Calcule a variação de entalpia para a reação de obtenção do clorofórmio (CHCl3), a partir de cloro e metano, conforme representado na equação abaixo.
CH4(g)+3 Cl2(g) 3 HCl(g)+CHCl3(I)
Considere as seguintes informações:
a. CH4(g)+2 O2(g) 2 H2 O(I)+CO2(g)
De
b. HCl(g) 0,5 H2(g)+0,5 Cl2(g)
De
c. Entalpia de formação do CO2(g) a partir de C (grafite)
De
d. Entalpia de formação da H2 O(I)
De
e. Entalpia de formação do CHCl3(I)
De

Passo 1

Beleza, vamos calcular a variação de entalpia dessa reação química onde a gente transforma cloro e metano em clorofórmio (CHCl₃). A matéria que envolve aqui é Termodinâmica, mais especificamente a variação de entalpia em reações químicas. Pra resolver isso, vamos precisar usar a Lei de Hess e as entalpias de formação que você me deu.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que a Lei de Hess nos permite somar variações de entalpia de várias reações para encontrar a entalpia total da reação desejada. Então, precisamos escrever todas as reações que podemos usar e organizar elas para chegar na reação que queremos calcular.

Passo 3

Vamos organizar as informações que temos:
a. Queima do metano:
CH4(g) + 2 O2(g) 2 H2O(l) + CO2(g) De
b. Decomposição do HCl:
HCl(g) 0,5 H2(g) + 0,5 Cl2(g) De
c. Entalpia de formação do CO₂:
De
d. Entalpia de formação da H₂O:
De
e. Entalpia de formação do CHCl₃:
De

Passo 4

Vamos usar as entalpias de formação para encontrar a entalpia das reações envolvidas. A variação de entalpia da reação de formação é a energia necessária para formar 1 mol dos produtos a partir dos reagentes em suas formas padrão.

Passo 5

Vamos escrever a equação da reação que queremos calcular:
CH4(g) + 3 Cl2(g) 3 HCl(g) + CHCl3(g)

Passo 6

Agora, aplicando a Lei de Hess, a variação de entalpia total da reação ( De=ntes) ) pode ser calculada pela diferença entre as entalpias de formação dos produtos e dos reagentes:

Passo 7

Vamos calcular cada parte:
Para os produtos:
  • 3 mol de HCl:
  • 1 mol de CHCl₃:
Para os reagentes:
  • 1 mol de CH₄:
  • 3 mol de Cl₂:

Passo 8

Sabendo que a entalpia de formação de Cl₂ gas é zero ( De=ntes) = -890,4 kJ/mol ), e assumindo que -890,4 = [2 times De pode ser calculada a partir da reação a.
A reação a nos dá:
-890,4 = [2 times (-285,8) + (-393,5)] - De
Então:
-890,4 = [-571,6 -393,5] - De
Como -890,4 = -965,1 - De, temos:
De
Então:

Passo 9

Agora, precisamos encontrar HCl(g) 0,5 H2(g) + 0,5 Cl2(g) De. Podemos usar a reação b para isso. A reação b é a decomposição de HCl, então a entalpia de formação será o inverso.
A entalpia da reação b:
De
Então, a entalpia de formação de HCl é:

Passo 10

Agora, substituímos todos os valores na equação da variação de entalpia total:
De
De
De
De

Resposta

A variação de entalpia para a reação de obtenção do clorofórmio é .

Exercícios relacionados