Determine a entalpia padrão da reação 3
A reação ocorre a
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente precisa descobrir a entalpia padrão da terceira reação química que está no enunciado. A matéria envolvida aqui é a Termoquímica, mais especificamente o uso da Lei de Hess para calcular mudanças de entalpia em reações químicas. Para resolver isso, vamos precisar manipular as duas primeiras reações dadas e aplicar a Lei de Hess.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é a entalpia. Entalpia é uma medida da energia total de um sistema químico, e a mudança de entalpia (ΔH) indica se a reação libera ou absorve energia. Se ΔH for negativo, a reação é exotérmica (libera energia); se for positivo, é endotérmica (absorve energia).
Passo 3
Agora, vamos falar sobre a Lei de Hess. Essa lei diz que a mudança total de entalpia de uma reação depende apenas do estado inicial e final, não importa o caminho que a reação segue. Ou seja, a gente pode somar as entalpias de reações intermediárias para encontrar a entalpia da reação final que queremos.
Passo 4
Vamos dar uma olhada nas reações fornecidas:
-
$ \mathrm{H}{2}(\mathrm{~g}) + \mathrm{Cl}{2} \rightarrow 2 \mathrm{HCl}(\mathrm{~g}) $
$ \Delta \mathrm{H}^{0} = -184,62 \mathrm{~kJ/mol} $ -
$ 2 \mathrm{H}{2}(\mathrm{~g}) + \mathrm{O}{2}(\mathrm{~g}) \rightarrow 2 \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{~g}) $
$ \Delta \mathrm{H}^{0} = -483,64 \mathrm{~kJ/mol} $
Queremos achar a entalpia da terceira reação:
- $ 4 \mathrm{HCl}(\mathrm{~g}) + \mathrm{O}{2}(\mathrm{~g}) \rightarrow 2 \mathrm{Cl}{2}(\mathrm{~g}) + 2 \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{~g}) $
Para usar a Lei de Hess, precisamos manipular as reações 1 e 2 de forma a chegar na reação 3.
Passo 5
Vamos manipular as reações:
-
Reação 1: Para termos
, multiplicamos a reação 1 por 2: -
Reação 2: Precisamos que apenas $ \mathrm{O}{2} $ e $ \mathrm{H}{2}\mathrm{O} $ apareçam na reação final. Vamos deixar a reação 2 como está:
Agora, somamos as duas reações:
Mas queremos a reação 3, que é:
Para isso, vamos inverter a soma que fizemos e ajustar os coeficientes:
-
Reverter a soma das reações:
Mas, na reação 3, queremos o ΔH dessa direção, então a entalpia será igual ao negativo do valor obtido:
Resposta
A entalpia padrão da reação 3 é
.