O gás metano pode ser utilizado como combustível, como mostra a equação 1:
Equação 1:
Utilizando as equações termoquímicas abaixo, que julgar necessário, e os conceitos da Lei de Hess, obtenha o valor de entalpia da equação 1.
O valor da entalpia da equação 1, em kJ, é:
a) 2704,6
b) 2725,4
c) 2802,3
d) 2524,8
e) 2110,5
Equação 1:
Utilizando as equações termoquímicas abaixo, que julgar necessário, e os conceitos da Lei de Hess, obtenha o valor de entalpia da equação 1.
a) 2704,6
b) 2725,4
c) 2802,3
d) 2524,8
e) 2110,5
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. A gente tem uma reação química onde o metano (
) queima com oxigênio (
) formando dióxido de carbono (
) e água (
). O que a gente precisa descobrir é a variação de entalpia dessa reação usando a Lei de Hess e as equações termoquímicas fornecidas. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre entalpia, Lei de Hess e como manipular equações químicas.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar o que é entalpia. Entalpia (
) é uma medida de energia absorvida ou liberada durante uma reação química a pressão constante. Se
é negativo, a reação libera energia (exotérmica). Se for positivo, absorve energia (endotérmica).
A Lei de Hess nos diz que se uma reação pode ser dividida em várias etapas, o
total é a soma dos
de cada etapa. Ou seja, a variação de entalpia não depende do caminho que a reação segue, mas apenas dos estados inicial e final.
Passo 3
Vamos analisar as equações termoquímicas fornecidas:
Essas equações nos dão as variações de entalpia para reações específicas envolvendo carbono, água, monóxido de carbono e dióxido de carbono.
Passo 4
Para encontrar o
da reação principal:
Precisamos manipular as equações fornecidas de forma que, ao somarmos, obtenhamos a reação principal. Para isso, vamos precisar inverter ou multiplicar algumas equações.
Passo 5
Observando a reação principal, percebemos que precisamos relacionar
com
, já que a primeira equação envolve
. A entalpia de formação do metano (
) é necessária aqui. A entalpia de formação (
) de um composto é a variação de entalpia quando um mol do composto é formado a partir de seus elementos em suas formas padrão.
Sabemos que a entalpia de formação de
é aproximadamente
. Isso significa que:
Passo 6
Agora, vamos montar a reação passo a passo usando as equações fornecidas e a entalpia de formação do metano.
-
Formação do metano:
-
Reação fornecida 1:
-
Reação fornecida 2:
Passo 7
Vamos manipular essas equações para chegar à reação principal. Primeiro, vamos ajustar a reação de formação do metano para obter
:
Agora, somamos essa equação com a reação fornecida 1:
Em seguida, multiplicamos a reação fornecida 2 por 2 para igualar a formação de
na reação principal:
Passo 8
Agora, somamos as duas equações ajustadas:
Somando-as:
Simplificando os termos que aparecem em ambos os lados:
Passo 9
Agora, vamos ajustar essa equação para chegar exatamente na reação principal. Precisamos eliminar os
. Sabemos que a entalpia de formação da água é:
Multiplicamos essa equação por 2:
Agora, somamos essa equação com a anterior:
Simplificando:
Passo 10
Agora, somamos os
das duas últimas equações:
Esse é o valor total de entalpia para a reação principal.
Resposta
O valor da entalpia da equação 1 é
. Como nas opções fornecidas os valores são positivos, o mais próximo é a opção d) 2524,8 kJ. Contudo, considerando o cálculo realizado, parece haver uma discrepância nas alternativas. Recomenda-se revisar os dados ou as opções apresentadas.