Para as seguintes reações a 25^circ C
CaC2(s)+2 H2 O(l) Ca(OH)2(s)+C2 H2(g)
De
Ca(s)+1 / 2 O2(g) CaO(s)
-127,9
CaO(s)+H2 O(1) Ca(OH)2(s)
-635,1
O calor de combustão da grafita é - 393,51 kJ / mol e o do C2 H2(g) é - 1299,58 kJ / mol. Calcule o calor de formação do CaC2 (s) a 25^circ C.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado pede para calcular o calor de formação do CaC₂ (carbeto de cálcio) a 25°C. Estamos trabalhando com termogênese, que é a parte da química que estuda as trocas de energia nas reações químicas. Para isso, vamos precisar das entalpias de reação fornecidas e das entalpias de combustão da grafita e do C₂H₂.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é entalpia de formação. É a quantidade de energia envolvida na formação de 1 mol de um composto a partir de seus elementos nas condições padrão. A fórmula geral para a entalpia de formação é:

Passo 3

O próximo passo é identificar as reações que envolvem o CaC₂ e que nos ajudarão a encontrar sua entalpia de formação. Temos as seguintes reações:
  1. Reação de formação do Ca(OH)₂:
CaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2(s) De
  1. Reação de formação do CaO:
Ca(s) + 12O2(g) CaO(s) De
  1. Reação de formação do CaC₂:
CaC2(s) + 2H2O(l) Ca(OH)2(s) + C2H2(g) De
Além disso, temos as entalpias de combustão:
  • Grafita ©:
  • C₂H₂:

Passo 4

Vamos montar uma equação de Hess para encontrar a entalpia de formação do CaC₂. A Equação de Hess nos permite somar várias reações para obter a reação desejada, desde que as entalpias sejam somadas corretamente.
Primeiro, escrevemos a reação de formação do CaC₂:
Ca + 2C CaC2 De
Queremos encontrar do CaC₂.

Passo 5

Para usar a Equação de Hess, precisamos expressar todas as reações em termos das reações conhecidas e da reação alvo. Observamos que a reação 3 envolve CaC₂, então vamos rearranjar as reações para isolar CaC���.
Rearranjando a reação de formação do CaC₂:
CaC2(s) = Ca(OH)2(s) + C2H2(g) - 2H2O(l)
Agora, expressamos a entalpia total dessa reação usando as entalpias dadas:
Deçã

Passo 6

Sabemos que a entalpia de formação da água ( De) é:
De
Agora, substituímos os valores conhecidos na equação:
çã

Passo 7

Calculando os valores:
Deçã

Passo 8

Mas também sabemos que a entalpia da reação 3 está relacionada à formação do CaC₂ e das outras substâncias. Para encontrar De, precisamos ajustar a equação de Hess:
Deã
Considerando que a entalpia de formação dos elementos em seu estado padrão é zero:
De
Então:

Resposta

O calor de formação do CaC₂ a 25°C é -1362,02 kJ/mol.

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