Determine a variação de entalpia padrão e energia interna padrão na reação de hidrogenação do benzeno
C6 H6(g)+3 H2(g) C6 H12(l)
Determine o trabalho realizado pela atmosfera. Dados De +82,9 kJmol De
A reação ocorre a 25 ^circ C.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para determinar a variação de entalpia padrão ( De) e a variação de energia interna padrão ( De) na reação de hidrogenação do benzeno. Além disso, precisamos descobrir o trabalho realizado pela atmosfera nessa reação. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente relacionados à entalpia e energia interna. Vamos precisar das entalpias de formação dos reagentes e produtos, além de entender como calcular o trabalho em processos a pressão constante.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar a reação química fornecida:
C6H6(g) + 3,H2(g) C6H12(l)
Aqui, o benzeno gasoso reage com hidrogênio gasoso para formar ciclo-hexano líquido.

Passo 3

Agora, vamos calcular a variação de entalpia padrão da reação ( Deçã). A fórmula para isso é:
De=ntes) çã
Onde De são as entalpias de formação padrão.

Passo 4

Vamos listar as entalpias de formação fornecidas:
  • De
  • De
  • A entalpia de formação do H2(g) é 0, kJmol porque é um elemento na sua forma padrão.

Passo 5

Aplicando na fórmula:
Deçã
Substituindo os valores:
Deçã
Deçã

Passo 6

Assim, a variação de entalpia padrão da reação é Deçã. Isso significa que a reação libera energia, ou seja, é exotérmica.

Passo 7

Agora, vamos calcular a variação de energia interna padrão da reação ( De). A relação entre De e De é dada por:
De
Onde:
  • De é a variação no número de mols de gás.
  • R é a constante dos gases ( 8,314, J/mol·K).
  • T é a temperatura em Kelvin.

Passo 8

Primeiro, vamos calcular De:
  • Reagentes: 1 mol de C6H6(g) + 3 mols de H2(g) = 4 mols de gás.
  • Produtos: C6H12(l) não é gás.
Então, De=ntes = 0 - 4 = -4áá

Passo 9

Convertendo a temperatura de 25,^circC para Kelvin:
T = 25 + 273,15 = 298,15, K

Passo 10

Agora, calculamos De:
De

Passo 11

Rearranjando a fórmula para encontrar De:
De
Substituindo os valores:
De

Passo 12

Portanto, a variação de energia interna padrão da reação é aproximadamente De.

Passo 13

Por fim, vamos determinar o trabalho realizado pela atmosfera. Em processos a pressão constante, o trabalho ( w) é dado por:
w = -P De
Mas como não temos a variação de volume diretamente, usamos a relação:
De
Então,
w = -(-De

Resposta

A variação de entalpia padrão da reação é De, a variação de energia interna padrão é De, e o trabalho realizado pela atmosfera é w = -9,9134, kJ/mol.

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