Dadas as reações químicas e seus calores de reação:
Calcular
para a reação
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de termodinâmica química juntos! A pergunta quer a gente calcular a variação de entalpia padrão (
) para a reação:
Para isso, vamos usar o conceito de Lei de Hess, que nos permite calcular a variação de entalpia de uma reação combinando as variações de entalpia de reações conhecidas. Vamos precisar das três reações fornecidas e suas respectivas variações de entalpia.
Passo 2
Primeiro, vamos listar as reações fornecidas com suas variações de entalpia:
Nosso objetivo é manipular essas reações para chegar na reação alvo.
Passo 3
Vamos identificar como combinar as reações para obter a reação desejada. Observando a reação alvo:
Perceba que temos
e
como reagentes, e
e
como produtos.
Vamos ver como cada reação fornecida contribui para isso:
- A primeira reação já tem
e produz e . - A terceira reação envolve
e , que também está presente na reação alvo.
Passo 4
Vamos ajustar as reações para que, ao combiná-las, obtenhamos a reação alvo.
Primeiro, vamos duplicar a terceira reação para termos
produzidos:
Agora, temos:
Passo 5
Agora, somamos as duas reações ajustadas:
Simplificando os termos que aparecem em ambos os lados:
- Cancelamos
de ambos os lados. - Ficamos com:
Passo 6
Agora, somamos as variações de entalpia das duas reações:
No entanto, observamos que a reação alvo tem
, que é o oposto da nossa soma. Isso acontece porque a reação que obtivemos é a inversa da reação alvo.
Passo 7
Para encontrar a variação de entalpia da reação alvo, devemos inverter o sinal da soma anterior:
Contudo, há uma inconsistência com o valor esperado. Parece que houve um erro nos cálculos anteriores. Vamos reavaliar.
Passo 8
Vamos verificar novamente as reações:
Queremos
, então precisamos multiplicar a segunda reação por 2:
Agora, somamos as duas reações:
Simplificando:
Cancelando
de ambos os lados:
A diferença agora está na quantidade de oxigênio. Para chegar à reação alvo, precisamos ajustar as quantidades de oxigênio.
Passo 9
Desculpe pela confusão anterior. Vamos tentar outra abordagem usando as três reações fornecidas.
A reação alvo é:
Vamos reorganizar as três reações para chegar na reação alvo.
-
(Reação A) -
(Reação B) -
(Reação C)
Vamos manipular essas reações para combinar e obter a reação alvo.
Passo 10
Multiplique a Reação C por 2 para obter
:
Agora, vamos somar a Reação A e a Reação C multiplicada:
Simplificando:
Cancelando
:
Ainda não chegamos na reação alvo. Precisamos ajustar usando a Reação B.
Passo 11
Vamos reorganizar para chegar à reação alvo. Observamos que na reação alvo temos
como reagente. Para isso, inverteremos a Reação A:
Agora, somamos com a Reação C multiplicada:
Total:
Simplificando:
Invertendo para ter a reação alvo: