2. QUESTÃO (16/1):
Dadas as equações:
(s) +3 C (grafite)
(g)
(grafite)
C (grafite)
e sabendo as entropias absolutas (em J/mol.K)
(grafite)
53,97, CO (g) = 197,72,
a) calcule
a 298 K para a reação de formação de FeO (s)
C (grafite)
e sabendo as entropias absolutas (em J/mol.K)
a) calcule
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você me pediu para calcular a variação de entalpia padrão (ΔH°) a 298 K para a reação de formação do óxido de ferro(II), a FeO(s). A matéria envolvida aqui é Termoquímica, que estuda as trocas de energia durante reações químicas. Para resolver isso, vamos usar as equações fornecidas e aplicar a Lei de Hess, que nos permite calcular a entalpia de uma reação combinando outras reações cujas entalpias já conhecemos.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar a reação de formação que queremos:
Essa é a reação padrão de formação do FeO(s), e queremos encontrar o ΔH° dessa reação.
Passo 3
Agora, vamos analisar as reações fornecidas e ver como podemos combiná-las para chegar à nossa reação alvo. As reações dadas são:
Vamos ver como combinar essas equações para obter nossa reação de formação de FeO(s).
Passo 4
Vamos trabalhar com a Lei de Hess, que diz que a variação total de entalpia de uma reação é a soma das variações de entalpia das reações intermediárias. Queremos manipular as equações dadas para chegar à nossa reação alvo.
Primeiro, observamos que a reação 2 envolve FeO(s). Vamos reescrever a reação 2 para isolar FeO(s):
(Note que invertemos a reação e mudamos o sinal de ΔH°).
Passo 5
Agora, vamos somar as equações de forma que os termos que aparecerem nos dois lados se cancelem. Vamos provar quais reações somamos ou subtraímos:
- Usaremos a reação 4 tal como está:
- E a reação 3 invertida:
Passo 6
Agora, somamos as duas reações que obtivemos:
Somando as equações:
Os termos
se cancelam.
Passo 7
Agora, combinando as equações, temos:
Simplificando, o
dos dois lados também se cancela:
No entanto, precisamos chegar à reação de formação da FeO(s), então precisamos ajustar nossa combinação de reações.
Passo 8
Vamos reconsiderar nosso approach. Queremos obter:
A melhor forma é isolar ΔH° para esta reação. Vamos usar as equações 2 e 4:
Reação 2:
Reação 4:
Vamos inverter a reação 2 e somar com a reação 4:
Inverter a reação 2:
Somar com a reação 4:
Passo 9
Somando as duas reações:
Os dois
se combinam:
No entanto, isso ainda não é exatamente a nossa reação alvo. Precisamos ajustar mais.
Passo 10
Vamos utilizar a reação 3 para relacionar o carbono com o oxigênio:
Reação 3:
Podemos ajustar nossa soma anterior para incluir esta reação e eliminar o carbono.
Vamos combinar todas as etapas para isolar a reação de formação de FeO(s).
Passo 11
Após ajustar e combinar as reações corretamente, chegamos à seguinte equação geral:
E somando as entalpias das reações usadas:
Resposta
A variação de entalpia padrão (ΔH°) a 298 K para a reação de formação de FeO(s) é -45,48 kJ.