Um método sugerido para a remoção de dióxido de enxofre
gasoso de chaminés de usinas de energia é o seguinte: reação entre o
e sulfeto de hidrogênio
gasoso, gerando enxofre (S) sólido e água no estado gasoso.
a) Escreva uma equação química balanceada que represente a reação descrita.
b) Com os dados apresentados no quadro abaixo, calcule a variação de entalpia para essa reação, considerando que ela aconteça a 298,15 K. Pode-se afirmar que essa reação é espontânea? Justifique sua resposta.
a) Escreva uma equação química balanceada que represente a reação descrita.
b) Com os dados apresentados no quadro abaixo, calcule a variação de entalpia para essa reação, considerando que ela aconteça a 298,15 K. Pode-se afirmar que essa reação é espontânea? Justifique sua resposta.
Composto |
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---|---|
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- 296,83 |
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0 |
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Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão trata de uma reação química para remover dióxido de enxofre (SO₂) das chaminés de usinas de energia usando sulfeto de hidrogênio (H₂S). Além disso, precisamos calcular a variação de entalpia dessa reação e verificar se ela é espontânea. Para isso, vamos precisar saber como balancear equações químicas, entender o que é entalpia e como calcular a variação de entalpia usando as entalpias padrão de formação dos reagentes e produtos.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação química balanceada da reação entre SO₂ e H₂S que gera enxofre sólido (S) e água gasosa (H₂O).
Começamos escrevendo os reagentes e produtos:
SO₂(g) + H₂S(g) → S(s) + H₂O(g)
Agora, vamos balancear a equação:
-
Átomos de enxofre (S): temos 1 no SO₂ e 1 no H₂S, totalizando 2 átomos de S nos reagentes. Nos produtos, temos 1 átomo de S no enxofre sólido.
-
Para balancear o enxofre, ajustamos o coeficiente do enxofre no produto:SO₂(g) + 2 H₂S(g) → 2 S(s) + 2 H₂O(g)
Agora, a equação está balanceada com 2 átomos de enxofre em ambos os lados.
Passo 3
Agora, vamos calcular a variação de entalpia (ΔH) para essa reação usando as entalpias padrão de formação fornecidas. A variação de entalpia da reação pode ser calculada pela fórmula:
Primeiro, listamos as entalpias de formação:
- SO₂(g): -296,83 kJ/mol
- H₂S(g): -20,630 kJ/mol
- S(s): 0 kJ/mol (elemento na forma padrão)
- H₂O(g): -241,82 kJ/mol
Agora, aplicamos a fórmula:
Substituindo os valores:
Calculando:
Como a variação de entalpia é negativa (-145,55 kJ/mol), a reação libera energia e é exotérmica.
Para determinar se a reação é espontânea, geralmente consideramos a variação da energia livre de Gibbs (ΔG). No entanto, com base apenas na entalpia:
- Uma reação exotérmica (ΔH negativo) tende a ser espontânea, especialmente se não houver uma grande redução na entropia.
Portanto, podemos afirmar que essa reação é espontânea a 298,15 K.
Resposta
A variação de entalpia para a reação é de
kJ/mol. Como ΔH é negativo, a reação é espontânea a 298,15 K.
Exercícios relacionados
a) Com os dados apresentados no quadro, calcule a entalpia de combustão do metanol, em que reagentes e produtos estão no estado gasoso.
b) Sob o ponto de vista do calor liberado por grama, qual combustível é mais eficiente, metanol ou hidrogênio gasosos?
b) Sob o ponto de vista do calor liberado por grama, qual combustível é mais eficiente, metanol ou hidrogênio gasosos?
Composto |
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Óxido nítrico gasoso reage diretamente com
formando
, um gás marrom avermelhado:
Desprezando-se a reação de dimerização do
, considere exclusivamente o equilíbrio em fase gasosa representado pela equação acima e a seguinte tabela de dados:
Gás |
|
|
---|---|---|
NO | 86,57 | 90,25 |
|
51,30 | 33,18 |
b) Calcule a constante de equilíbrio a 25 e a
, admitindo-se que
e
não dependam da temperatura neste intervalo. Faça uma comparação dos valores obtidos sob o ponto de vista do Princípio de Le Châtelier, incluindo na comparação a entalpia de reação.
Supondo que um trabalho de
é realizado por um sistema na sua vizinhança enquanto são removidos 70,000 cal de calor do sistema. Calcule o trabalho, o calor e variação de energia interna no sistema.
Dados para o equilíbrio
foram obtidos para a reação em um solvente orgânico a
. As concentrações iniciais dos reagentes e a concentração de
no equilíbrio foram as seguintes:
Calcule a constante de equilíbrio K e a energia de Gibbs padrão da reação na temperatura de
.
Calcule a constante de equilíbrio K e a energia de Gibbs padrão da reação