A hidrazina, N2 H4, decompõe-se de acordo com a seguinte equação (não balanceada):
3 N2 H4(P longrightarrow 4 NH3(g)+N2(g)
Tanto a hidrazina quanto a amônia queimam em oxigênio. produzindo H2 O () e N2(g). Escreva as equações balanceadas para cada um desses processos e calcule a entalpia para cada um.

Passo 1

Neste exercício, vamos lidar com a hidrazina ( N2 H4) e suas reações. Precisamos balancear as equações químicas para a decomposição da hidrazina e para a queima da hidrazina e da amônia em oxigênio. Além disso, vamos calcular a entalpia dessas reações. Para isso, vamos usar conceitos de balanceamento de equações químicas e termodinâmica básica.

Passo 2

Primeiro, vamos balancear a equação de decomposição da hidrazina que foi fornecida:
3 N2 H4 longrightarrow 4 NH3(g) + N2(g)
Vamos conferir se os elementos estão balanceados.

Passo 3

Contando os átomos de cada elemento nos reagentes e produtos:
Reagentes:
  • Nitrogênio (N): 3 times 2 = 6 átomos
  • Hidrogênio (H): 3 times 4 = 12 átomos
Produtos:
  • NH3: 4 moléculas Rightarrow N: 4 times 1 = 4, H: 4 times 3 = 12
  • N2: 1 molécula Rightarrow N: 2
Total nos produtos:
  • Nitrogênio: 4 + 2 = 6 átomos
  • Hidrogênio: 12 átomos
Como cada elemento tem o mesmo número de átomos nos reagentes e produtos, a equação já está balanceada.

Passo 4

Agora, vamos balancear as equações de combustão da hidrazina e da amônia em oxigênio. A combustão geralmente envolve a reação com oxigênio ( O2) para formar água ( H2 O) e outros produtos.
Vamos começar com a combustão da hidrazina:
N2 H4 + O2 longrightarrow H2 O + N2(g)

Passo 5

Balanceando a combustão da hidrazina:
Reagentes:
  • Nitrogênio: 2
  • Hidrogênio: 4
  • Oxigênio: 2
Produtos:
  • H2 O: Vamos supor 2 moléculas para balancear os hidrogênios:
    • Hidrogênio: 2 times 2 = 4
    • Oxigênio: 2 times 1 = 2
  • N2: 2 nitrogênios
A equação balanceada fica:
N2 H4 + O2 longrightarrow 2 H2 O + N2(g)

Passo 6

Agora, vamos balancear a combustão da amônia ( NH3):
NH3 + O2 longrightarrow H2 O + N2(g)

Passo 7

Balanceando a combustão da amônia:
Reagentes:
  • Nitrogênio: 1
  • Hidrogênio: 3
  • Oxigênio: 2
Produtos:
  • H2 O: Para balancear os hidrogênios, usamos 2 moléculas:
    • Hidrogênio: 2 times 2 = 4 (precisamos ajustar)
  • N2: 2 nitrogênios
Para equilibrar melhor, multiplicamos a amônia por 4:
4 NH3 + 3 O2 longrightarrow 6 H2 O + 2 N2(g)
Agora, os átomos estão balanceados:
  • Nitrogênio: 4 times 1 = 4 no reagente e 2 times 2 = 4 no produto
  • Hidrogênio: 4 times 3 = 12 no reagente e 6 times 2 = 12 no produto
  • Oxigênio: 3 times 2 = 6 no reagente e 6 times 1 = 6 no produto

Passo 8

Finalmente, vamos calcular a entalpia das reações balanceadas. A entalpia de uma reação ( Deçã) é dada pela soma das entalpias de formação dos produtos menos a soma das entalpias de formação dos reagentes:
De=ntes) çã
Para realizar esse cálculo, precisamos das entalpias de formação padrão ( De) de cada composto envolvido, que geralmente são encontradas em tabelas de termodinâmica.

Resposta

As equações balanceadas são:
  1. Decomposição da hidrazina:
3 N2 H4 longrightarrow 4 NH3(g) + N2(g)
  1. Combustão da hidrazina:
N2 H4 + O2 longrightarrow 2 H2 O + N2(g)
  1. Combustão da amônia:
4 NH3 + 3 O2 longrightarrow 6 H2 O + 2 N2(g)
Para calcular a entalpia de cada reação, utilize as entalpias de formação padrão dos compostos envolvidos nas reações e aplique a fórmula:
De=ntes) çã

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