Sob certas circunstâncias, como em locais sem acesso a outras técnicas de soldagem, pode-se utilizar a reação entre alumínio (Al) pulverizado e óxido de ferro (Fe2O3) para soldar trilhos de aço. A equação química para a reação entre alumínio pulverizado e óxido de ferro (III) é: 2 Al (s) + Fe2O3 (s) → Al2O3 (s) + 2 Fe (s) O calor liberado nessa reação é tão intenso que o ferro produzido é fundido, podendo ser utilizado para soldar as peças desejadas. Conhecendo-se os valores de entalpia de formação para o Al2O3 (s) = – 1676 kJ/mol e para o Fe2O3 (s) = – 824 kJ/mol, nas condições padrão (25 ºC e 1 atmosfera de pressão), calcule a entalpia dessa reação nessas condições. Apresente seus cálculos.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala sobre uma reação química que une alumínio com óxido de ferro para soldar trilhos de aço. O conteúdo principal aqui é a entalpia de reação, que mede a quantidade de calor liberado ou absorvido durante uma reação química. Para resolver isso, vamos precisar das entalpias de formação dos compostos envolvidos na reação, que são dadas no enunciado.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação balanceada da reação:
Aqui, temos 2 mols de alumínio reagindo com 1 mol de óxido de ferro para formar 1 mol de óxido de alumínio e 2 mols de ferro.
Passo 3
Agora, vamos lembrar que a entalpia de reação ($ \Delta H_{reação}
\Delta H_f $) dos produtos menos as entalpias de formação dos reagentes:
Passo 4
Vamos listar as entalpias de formação fornecidas e lembrar que a entalpia de formação de elementos em seu estado padrão (como Al e Fe aqui) é zero:
- $ \Delta H_f (Al_2O_3) = -1676 , kJ/mol $
- $ \Delta H_f (Fe_2O_3) = -824 , kJ/mol $
- $ \Delta H_f (Al) = 0 , kJ/mol $
- $ \Delta H_f (Fe) = 0 , kJ/mol $
Passo 5
Vamos calcular as somas das entalpias de formação dos produtos e dos reagentes:
Produtos:
Reagentes:
Passo 6
Agora, aplicamos na fórmula da entalpia de reação:
Isso significa que a reação libera 852 kJ de calor.
Resposta
A entalpia dessa reação nas condições padrão é –852 kJ.