Para a seguinte reação:
C r(s)+F2(g) CrF3(s)
Temos os seguintes dados:




(a) Calcule a entalpia de reação e informe se a reação libera ou absorve energia na forma de calor.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de termodinâmica juntos! A gente precisa calcular a entalpia dessa reação química:
Aqui, vamos usar o conceito de entalpia de reação, que nos mostra se a reação libera ou absorve calor. Para isso, vamos precisar aplicar a Lei de Hess, que permite calcular a entalpia de uma reação combinando outras reações conhecidas.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as reações que a gente já conhece e que podem ajudar a chegar na reação que queremos. As reações fornecidas são:
  1. 2 Cr(s) + 6 HF(aq) 2 CrF3(aq) + 3 H2(g) De
  2. HF(g) HF(aq)
  3. H2(g) + F2(g) 2 HF(g) De
  4. CrF3(s) CrF3(aq) De
A ideia é combinar essas reações de forma que, no final, a gente chegue na reação que queremos calcular.

Passo 3

Vamos ajustar as reações para que, quando somadas, as espécies intermediárias se cancelem. Nosso alvo é ter apenas Cr(s), F2(g) e CrF3(s) na reação final.
Primeiro, observe que na reação 1 temos HF(aq), mas queremos CrF3(s). Então vamos manipular as reações para eliminar HF e CrF3(aq).
Também, queremos transformar CrF3(aq) de volta para CrF3(s). Para isso, usamos a reação 4, que é a reversa da formação em solução aquosa.

Passo 4

Vamos organizar as reações:
  1. 2 Cr(s) + 6 HF(aq) 2 CrF3(aq) + 3 H2(g) De
    Multipliaremos por (1) para usar como está.
  2. HF(g) HF(aq) De
    Precisamos inverter essa reação para transformar HF(aq) em HF(g).
  3. H2(g) + F2(g) 2 HF(g) De
    Vamos manter essa reação como está.
  4. CrF3(s) CrF3(aq) De
    Vamos inverter essa reação para transformar CrF3(aq) em CrF3(s).

Passo 5

Agora, aplicando as inversões:
  • Invertendo a reação 2:
HF(aq) HF(g) Deçã
  • Invertendo a reação 4:
CrF3(aq) CrF3(s) De
Assim, temos:
  1. 2 Cr(s) + 6 HF(aq) 2 CrF3(aq) + 3 H2(g) De
  2. HF(aq) HF(g) De
  3. H2(g) + F2(g) 2 HF(g) De
  4. CrF3(aq) CrF3(s) De

Passo 6

Agora, somamos todas as reações ajustadas para eliminar as espécies intermediárias:
  • A reação 1 tem 6 HF(aq), cada uma sendo convertida pela reação 2.
  • A reação 3 produz 2 HF(g), mas precisamos de 6, então multiplicamos por 3.
Calculando:
  1. 2 Cr(s) + 6 HF(aq) 2 CrF3(aq) + 3 H2(g) De
  2. 6 HF(aq) 6 HF(g) De
  3. 3 H2(g) + 3 F2(g) 6 HF(g) De
  4. 2 CrF3(aq) 2 CrF3(s) De

Passo 7

Somando todas as reações:
  • Espécies que se cancelam: 6 HF(aq), 6 HF(g), 3 H2(g) e 2 CrF3(aq).
O que sobra:
2 Cr(s) + 3 F2(g) 2 CrF3(s)
O que é quase a nossa reação alvo, mas com coeficientes multiplicados por 2. Para ajustar, dividimos tudo por 2:
Cr(s) + F2(g) CrF3(s)

Passo 8

Agora, somamos as entalpias:
De
Calculando:
De
Mas lembre-se que dividimos a reação por 2, então a entalpia por mol é:
Deçã

Resposta

A entalpia da reação é de 279,0 , kJ e absorve energia na forma de calor.

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