O pentano, C 5 H 12 , é um dos constituintes do combustível utilizado em motores de combustão interna. Sua síntese, a partir do carbono grafite, é dada pela equação:
5 C( grafite )+6 H2(g) longrightarrow C5 H12(g)
Determine a entalpia ( De ) da reação de síntese do pentano a partir das seguintes informações:
ll C5 H12(g)+8 O2(g) longrightarrow 5 CO2(g)+6 H2 O(ell) & De

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre entalpia de reação! A gente vai trabalhar com termodinâmica, especificamente com a entalpia de reação (ΔH). Vamos precisar usar a Lei de Hess, que nos ajuda a calcular ΔH de uma reação usando outras reações cujas entalpias já conhecemos.

Passo 2

Primeiro, vamos anotar a reação que queremos descobrir a entalpia:
5 C(grafite) + 6 H2(g) longrightarrow C5H12(g)
Nosso objetivo é encontrar o valor de ΔH para essa reação.

Passo 3

Agora, vamos olhar as reações fornecidas com seus respectivos valores de ΔH:
  1. Combustão do pentano:
C5H12(g) + 8 O2(g) longrightarrow 5 CO2(g) + 6 H2O(ell) De
  1. Combustão do carbono grafite:
C(grafite) + O2(g) longrightarrow CO2(g) De
  1. Combustão do hidrogênio:
H2(g) + 12 O2(g) longrightarrow H2O(ell) De

Passo 4

Vamos usar a Lei de Hess, que diz que a variação de entalpia total de uma reação é a soma das variações de entalpia das etapas que a compõem. Para isso, precisamos manipular as reações dadas para chegar na reação que queremos.
Primeiro, vamos “inverter” a reação de combustão do pentano, porque queremos a síntese do pentano a partir dos elementos, e não a combustão:
5 CO2(g) + 6 H2O(ell) longrightarrow C5H12(g) + 8 O2(g) De
(Note que invertemos o sinal de ΔH.)

Passo 5

Agora, vamos multiplicar as reações de combustão do carbono e do hidrogênio para que elas correspondam aos coeficientes na reação invertida:
Multiplicando a combustão do carbono por 5:
5 ( C(grafite) + O2(g) longrightarrow CO2(g) ) De
Multiplicando a combustão do hidrogênio por 6:
6 ( H2(g) + 12 O2(g) longrightarrow H2O(ell) ) De

Passo 6

Agora, vamos somar as três reações ajustadas:
  1. Reação invertida da combustão do pentano:
5 CO2 + 6 H2O longrightarrow C5H12 + 8 O2 De
  1. Combustão do carbono (x5):
5 C + 5 O2 longrightarrow 5 CO2 De
  1. Combustão do hidrogênio (x6):
6 H2 + 3 O2 longrightarrow 6 H2O De
Somando tudo:
  • Os 5 CO2 e 6 H2O do lado dos reagentes e produtos se cancelam.
  • Os 8 O2 dos produtos e 5 O2 + 3 O2 = 8 O2 dos reagentes também se cancelam.
Fica assim:
5 C + 6 H2 longrightarrow C5H12 De

Resposta

A entalpia da reação de síntese do pentano é -149 kJ.

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