O cloreto de alumínio(III) anidro é um sólido produzido industrialmente a partir da reação entre alumínio sólido e gás cloro
. Calcule a entalpia padrão de formação do cloreto de alumínio(III) a partir dos dados apresentados abaixo.
a.
b.
c.
d.
a.
b.
c.
d.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação química onde o alumínio sólido reage com gás cloro para formar cloreto de alumínio(III). O exercício quer a gente calcular a entalpia padrão de formação desse cloreto de alumínio usando algumas reações e seus ΔH fornecidos. Para resolver isso, vamos usar o que a gente chama de Lei de Hess, que basicamente permite a gente somar várias reações para chegar na que a gente quer.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é entalpia padrão de formação. É a mudança de entalpia quando um mol de composto é formado a partir de seus elementos em suas formas padrão. No nosso caso, queremos saber a entalpia de formação do AlCl₃(s) a partir de Al(s) e Cl₂(g).
Passo 3
Vamos listar as reações que a gente tem:
a. 2 Al(s) + 6 HCl(aq) → 2 AlCl₃(aq) + 3 H₂(g) ΔH = -1049,0 kJ
b. HCl(g) → HCl(aq) ΔH = -74,80 kJ
c. H₂(g) + Cl₂(g) → 2 HCl(g) ΔH = -185,00 kJ
d. AlCl₃(s) → AlCl₃(aq) ΔH = -323,00 kJ
b. HCl(g) → HCl(aq) ΔH = -74,80 kJ
c. H₂(g) + Cl₂(g) → 2 HCl(g) ΔH = -185,00 kJ
d. AlCl₃(s) → AlCl₃(aq) ΔH = -323,00 kJ
Nosso objetivo é chegar na reação de formação de AlCl₃(s) a partir de Al(s) e Cl₂(g):
Al(s) + 3/2 Cl₂(g) → AlCl₃(s)
Al(s) + 3/2 Cl₂(g) → AlCl₃(s)
Passo 4
Vamos manipular as reações dadas para chegar na que queremos:
- Reação a: Já quase temos Al e AlCl₃, mas está formando AlCl₃(aq), não sólido.
- Reação d: Ela transforma AlCl₃(s) em AlCl₃(aq). Queremos o contrário, então vamos inverter essa reação:
AlCl₃(aq) → AlCl₃(s) ΔH = +323,00 kJ - Reação c: Ela forma HCl(g) a partir de H₂(g) e Cl₂(g). Mas precisamos de HCl(aq), então vamos considerar a reação b também.
Passo 5
Vamos somar as reações:
- Reação a: 2 Al(s) + 6 HCl(aq) → 2 AlCl₃(aq) + 3 H₂(g) ΔH = -1049,0 kJ
- Reação d invertida: AlCl₃(aq) → AlCl₃(s) ΔH = +323,00 kJ
- Reação c: H₂(g) + Cl₂(g) → 2 HCl(g) ΔH = -185,00 kJ
- Reação b: HCl(g) → HCl(aq) ΔH = -74,80 kJ (vamos multiplicar por 3 para igualar os 6 HCl da reação a)
Multiplicando a reação b por 3:
3 HCl(g) → 3 HCl(aq) ΔH = 3 × (-74,80) = -224,40 kJ
3 HCl(g) → 3 HCl(aq) ΔH = 3 × (-74,80) = -224,40 kJ
Passo 6
Somando todas as reações:
2 Al(s) + 6 HCl(aq) + AlCl₃(aq) + 3 H₂(g) + H₂(g) + Cl₂(g) + 3 HCl(g) → 2 AlCl₃(aq) + 3 H₂(g) + AlCl₃(s) + 3 HCl(aq)
Após cancelar o que aparece de ambos os lados, sobra:
2 Al(s) + 3 Cl₂(g) → 2 AlCl₃(s)
Mas queremos a formação de 1 mol de AlCl₃(s), então dividimos tudo por 2:
Al(s) + 3/2 Cl₂(g) → AlCl₃(s)
Passo 7
Agora, somamos os ΔH das reações manipuladas:
ΔH total = (-1049,0) + (+323,00) + (-185,00) + (-224,40)
ΔH total = -1049,0 + 323,00 - 185,00 - 224,40
ΔH total = -1035,4 kJ para 2 mols de AlCl₃(s)
ΔH total = -1049,0 + 323,00 - 185,00 - 224,40
ΔH total = -1035,4 kJ para 2 mols de AlCl₃(s)
Como queremos por 1 mol:
ΔH_f°[AlCl₃(s)] = -1035,4 / 2 = -517,7 kJ/mol
ΔH_f°[AlCl₃(s)] = -1035,4 / 2 = -517,7 kJ/mol
Resposta
A entalpia padrão de formação do cloreto de alumínio(III) anidro é
.