A entalpia de reação padrão de N2(g)+3 H2(g) 2 NH3(g) é 92,22 kJ cdot mol^-1, em 298 K. A síntese industrial ocorre em 450 ^circ C. Qual é a entalpia padrão da reação nessa temperatura?

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos uma reação química onde nitrogênio gasoso reage com hidrogênio gasoso para formar amônia gasosa. A entalpia padrão dessa reação é 92,22 kJ/mol a 298 K, mas a síntese industrial acontece a 450°C. Nosso objetivo aqui é descobrir qual seria a entalpia padrão dessa reação nessa nova temperatura. Para resolver isso, vamos precisar entender como a entalpia muda com a temperatura e usar algumas relações de termodinâmica básicas.

Passo 2

Primeiro, é importante lembrar que a entalpia ( De) de uma reação pode variar com a temperatura. Para calcular essa variação, usamos a equação de Kirchhoff, que relaciona a variação da entalpia com a variação da capacidade calorífica à pressão constante ( ) da reação:
Onde:
  • é a entalpia na temperatura final (450°C),
  • é a entalpia na temperatura inicial (298 K),
  • é a variação da capacidade calorífica da reação,
  • e são as temperaturas final e inicial em Kelvin.

Passo 3

Mas pera aí, a gente não tem o valor de T2 = 450 + 273,15 = 723,15 , K para essa reação. Então, para simplificar, vamos assumir que é constante durante a variação de temperatura. Além disso, sabemos que a mudança na entalpia com a temperatura para reações a essa escala geralmente é pequena, mas vamos proceder com o cálculo para ter uma estimativa.
Para converter 450°C para Kelvin:

Passo 4

Como não temos , vamos considerar que a entalpia não muda significativamente com a temperatura nessa faixa. Assim, podemos aproximar que é aproximadamente igual a .

Passo 5

Portanto, a entalpia padrão da reação a 450°C ( ) será aproximadamente a mesma que a de 298 K, ou seja, 92,22 kJ/mol.

Resposta

A entalpia padrão da reação a 450°C é aproximadamente 92,22 kJ/mol.

Exercícios relacionados