Dadas as reações (1) e (2) a seguir, determine (i) De e De para a reação (3) e (ii) De do HI(g) e da H2 O(g), ambos a 298 K.
(1) H2(g)+I2(s) 2 HI(g)
& De
(2) 2 H2(g)+O2(g) 2 H2 O(g)
(3) 4 HI(g)+O2(g) 2 I2(s)+2 H2 O(g)

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente calcular algumas variações de entalpia e energia interna envolvendo algumas reações químicas. Vamos precisar entender de termodinâmica básica, especialmente como usar as variações de entalpia padrão das reações para encontrar as informações que o problema pede. Vamos resolver isso passo a passo!

Passo 2

Primeiro, vamos listar as reações que temos:
  1. Reação (1):
    H2(g) + I2(s) 2 HI(g)
    De
  2. Reação (2):
    2 H2(g) + O2(g) 2 H2 O(g)
    De
  3. Reação (3):
    4 HI(g) + O2(g) 2 I2(s) + 2 H2 O(g)
Nosso objetivo é:
  • (i) Encontrar De e De para a reação (3).
  • (ii) Determinar De da HI(g) e da H2 O(g) a 298 K.

Passo 3

Para resolver isso, vamos usar a Lei de Hess, que diz que a variação total de entalpia de uma reação é a soma das variações das etapas individuais, independentemente do caminho que a reação seguirá. Isso nos permite combinar as reações dadas para chegar na reação que precisamos.

Passo 4

Vamos manipular as reações (1) e (2) para chegar na reação (3). Observando:
  • A reação (1) produz HI, mas na reação (3) temos 4 HI reagindo. Então, vamos multiplicar a reação (1) por 2 para termos 4 HI.
  • A reação (2) produz H₂O, e na reação (3) temos 2 H₂O, que já está correto.
Vamos fazer isso:
Multiplicando a Reação (1) por 2:
2 H2(g) + 2 I2(s) 4 HI(g)
De
Agora, vamos inverter essa reação para poder eliminar os HI na reação (3):
Reação (1) invertida (Multiplicada por -1):
4 HI(g) 2 H2(g) + 2 I2(s)
De

Passo 5

Agora, vamos somar a reação (2) para obter a reação (3):
Reação (2):
2 H2(g) + O2(g) 2 H2 O(g)
De
Somando com a reação (1) invertida:
E a variação de entalpia total será:
4 HI(g) + O2(g) 2 I2(s) + 2 H2 O(g)

Passo 6

Agora, para encontrar De para a reação (3), usamos a relação entre variação de entalpia e variação de energia interna:
De
Onde:
  • De é a variação do número de moles de gás.
  • R é a constante dos gases ( 8,314 J/molcdot K).
  • T é a temperatura em Kelvin (298 K).
Vamos calcular De para a reação (3):
Reação (3):
  • Reagentes: 4 HI(g) + 1 O₂(g) → total 5 moles de gás.
  • Produtos: 2 H₂O(g) + 2 I₂(s) → total 2 moles de gás (já que I₂ é sólido e não conta).
Então,
4 HI(g) + O2(g) 2 I2(s) + 2 H2 O(g)áá
Agora, calculamos De=ntes = 2 - 5 = -3:
De
De
Arredondando:
De

Passo 7

Agora, precisamos calcular as variações de entalpia de formação padrão ( De) da HI(g) e da H₂O(g).
A variação de entalpia de formação é a variação de entalpia quando 1 mol de composto é formado a partir de seus elementos em suas formas padrão.
Vamos usar a reação (3) para encontrar essas entalpias. Primeiramente, vamos expressar a reação (3) em termos de formações padrão.
Reação (3):
A variação de entalpia da reação pode ser relacionada às entalpias de formação dos produtos e reagentes pela equação:
4 HI(g) + O2(g) 2 I2(s) + 2 H2 O(g)
Sabendo que De=ntes dos elementos na forma padrão é zero (como O₂(g) e I₂(s)).
Então,
De
-589,56 = [2 De
Precisamos de mais uma equação para resolver os dois incógnitas. Vamos usar a reação (1):
Reação (1):
-589,56 = 2 De
H2(g) + I2(s) 2 HI(g)
Usando a definição de entalpia de formação:
De
De=ntes)
52,96 = [2 De
52,96 = 2 De

Passo 8

Agora que temos De da HI, vamos substituir esse valor na primeira equação para encontrar De da H₂O(g):
-589,56 = 2 De
-589,56 = 2 De
2 De
2 De
De

Resposta

(i) Para a reação (3), temos:
De
De
(ii) As variações de entalpia de formação padrão são:
De
De

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