Uma reaçâo que está sendo estudada para gerar oxigênio a partir de dióxido de carbono tem as duas etapas representadas a seguir (equaçōes nāo balanceadas):
l CO2(g)+H2(g) C(grf)+H2 O(l) H2 O(l) H2(g)+O2(g)
Qual a variação de entalpia associada com a produçảo de 45,00 L de oxigênio à 0,800 atm e 300 K ?
Composto |c|c| hline Composto & $De

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que o exercício tá pedindo. A gente tem uma reação dividida em duas etapas que transforma dióxido de carbono ( CO2) e hidrogênio ( H2) em carbono sólido ( C), água ( H2O), hidrogênio de novo e oxigênio ( O2). A pergunta quer saber qual é a variação de entalpia quando a gente produz 45 litros de oxigênio nas condições de 0,800 atm e 300 K. Para resolver isso, vamos precisar usar a Lei dos Gases Ideais para encontrar a quantidade de mols de oxigênio produzida e, depois, aplicar os dados de entalpia fornecidos para calcular a variação total.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular quantos mols de oxigênio ( O2) estamos produzindo. Para isso, usamos a Lei dos Gases Ideais, que é:
PV = nRT
Onde:
  • P é a pressão (0,800 atm)
  • V é o volume (45,00 L)
  • n é o número de mols
  • R é a constante dos gases (0,0821 L·atm/mol·K)
  • T é a temperatura (300 K)

Passo 3

Vamos rearranjar a fórmula para encontrar n:
n = PVRT
Substituindo os valores:
n = 0,800 , atm times 45,00 , L0,0821 , L·atm/mol·K times 300 , K

Passo 4

Calculando isso:
n = 36,0024,63 approx 1,46 , mols de O2
Então, estamos produzindo aproximadamente 1,46 mols de oxigênio.

Passo 5

Agora, vamos calcular a variação de entalpia ( De) para as duas etapas da reação.
Primeira etapa:
CO2(g) + H2(g) C(s) + H2O(l)
A variação de entalpia para essa reação ( De) é calculada usando os entalpias de formação ( De) dos produtos e reagentes:
De
Sabendo que:
  • De (elemento na forma padrão)
  • De
  • De
  • De (elemento na forma padrão)
Então,
De
Segunda etapa:
H2O(l) H2(g) + O2(g)
A variação de entalpia para essa reação ( De) é:
De
Como De,
De

Passo 6

A variação total de entalpia ( De) é a soma das variações das duas etapas:
De
Isso significa que para cada mol de O2 produzido, a variação de entalpia é de 393,5 kJ.

Resposta

A variação de entalpia associada com a produção de 45,00 litros de oxigênio nas condições dadas é de aproximadamente 393,5 kJ.

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