química química na abordagem do cotidiano

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1 Capítulo Lei de Hess e entalpias-padrão Respostas dos exercícios essenciais H C H 35 kj H total 60 kj B H 5 kj A H X H 3 0 kj Y H 4 40 kj H total 60 kj Z 3 H T H 6 30 kj U H 5 60 kj H total 30 kj S 5 a) Vamos somar ambas as equações, invertendo a segunda: S (rômbico) O (g) # SO (g) DH 5 96,8 kj SO (g) # S (monoclínico) O (g) DH 5 97, kj S (rômbico) # S (monoclínico) DH 5 DH DH DH 5 0,3 kj b) H 97, kj 0,3 kj 96,8 kj S (monoclínico) S (rômbico) SO (g) O (g) O (g)

2 Capítulo Lei de Hess e entalpias-padrão 7 Somando a primeira equação com a segunda, invertida, temos: N (g) O (g) # NO (g) DH 5 66 kj NO (g) # NO (g) O (g) DH 5 3 kj N (g) O (g) # NO (g) DH 5 DH DH DH 5 79 kj 8 Somando a primeira equação com a segunda, multiplicada por 4, temos: P 4 (s) 6 C, (g) # 4 PC, 3 (,) DH 5.79 kj 4 PC, 3 (,) 4 C, (g) # 4 PC, 5 (s) DH 5 4? (4) kj P 4 (s) 0 C, (g) # 4 PC, 5 (s) DH 5 DH DH DH kj 9 Alternativa C. Usando a Lei de Hess, podemos obter como soma a equação- -problema, somando-se essas três equações, tomando o cuidado de multiplicar a primeira equação por, a segunda equação por 3 e inverter a terceira: C (graf) O (g) # CO (g) DH kj/mol 3 H (g) 3 O (g) # 3 H O (,) DH kj/mol CO (g) 3 H O (,) # C H 6 O (,) 3 O (g) DH kj/mol C (graf) 3 H (g) O (g) # C H 6 O (,) DH 5 78 kj/mol 0 Somando a primeira equação, invertida, com a segunda, temos: N H 4 (,) # N (g) H (g) DH 5 5 kj N (g) 3 H (g) # NH 3 (g) DH 5 9 kj N H 4 (,) H (g) # NH 3 (g) DH 5 DH DH DH 5 43 kj Somando a primeira equação, dividida por, a segunda, multiplicada por, e a terceira, invertida, temos: HC, (g) O (g) # H O (,) C, (g) DH 5 48 kj H (g) F (g) # HF (g) DH 5? (73) kj H O (,) # H (g) O (g) DH kj HC, (g) F (g) # HF (g) C, (g) DH 5 DH DH DH 3 DH kj Somando as três equações, tal qual apresentadas, temos: H (g) C 6 H 6 O (aq) # C 6 H 4 O (aq) H (g) DH 5 77 kj H O (aq) # H O (,) O (g) DH 5 95 kj O (g) # H O (,) DH kj C 6 H 6 O (aq) H O (aq) # C 6 H 4 O (aq) H O (,) DH 5 DH DH DH 3 3 a) SiO (s) Mg (s) # Si (s) MgO (s) b) 9,7 kj. Usando a Lei de Hess, podemos obter como soma a equação-problema, somando-se essas duas equações, tomando o cuidado de inverter a primeira equação e multiplicar a segunda equação por : DH 5 04 kj SiO (s) # Si (s) O (g) DH 5 90,9 kj/mol Mg (s) O (g) # MgO (s) DH 5 03,6 kj/mol SiO (s) Mg (s) # Si (s) MgO (s) DH 5 9,7 kj

3 Capítulo Lei de Hess e entalpias-padrão 4 94 kcal/mol. Usando a Lei de Hess, podemos obter como soma a equação- -problema, somando-se essas três equações, tomando o cuidado de inverter as equações I e II, dividir as equações I e II por e multiplicar a equação III por 3 : I. CO (g) 3 H O (,) # C H 6 (g) 7 4 O (g) DH 5 86,4 kcal II. III. C H 6 (g) # C (grafite sólido) 3 H (g) DH 5 0, kcal 3 H (g) 7 4 O (g) # 3 H O (,) DH 5 0,4 kcal CO (g) # C (grafite sólido) O (g) DH 5 94, kcal/mol 5 Alternativa A. Usando a Lei de Hess, podemos obter como soma a equação-problema, somando-se essas três equações, tomando o cuidado de inverter a terceira equação e multiplicar a segunda por. C (s) O (g) # CO (g) DH 5 393,5 kj/mol H (g) O (g) # H O (,) DH 5 57,6 kj/mol CO (g) H O (,) # CH 4 (g) O (g) DH 5 890,3 kj/mol C (s) H (g) # CH 4 (g) DH 5 74,8 kj/mol 3 6 Alternativa C. A equacão da alternativa C é aquela que corresponde à combustão do metano, reação na qual essa substância reage com gás oxigênio e produz gás carbônico e água. 7 H CH 4 (g) O (g) < 0 H o c (exotérmica) CO (g) H O ( ) 9 a) A equação de combustão de etanol é: C H 5 OH (,) 3 O (g) # CO (g) 3 H O (,) Aplicando a Lei de Hess, vamos empregar as equações fornecidas para chegar à equação de combustão de etanol. Para isso, vamos somar a primeira equação, multiplicada por, com a segunda, multiplicada por 3, e a terceira, invertida. C (s) O (g) # CO (g) DH 5? (394) kj 3 H (g) 3 O (g) # 3 H O (,) DH 5 3? (86) kj C H 5 OH (,) # C (s) 3 H (g) O (g) DH kj C H 5 OH (,) 3 O (g) # CO (g) 3 H O (,) DH 5 DH DH DH 3 b) A reação de combustão do etanol é exotérmica porque apresenta variação de entalpia negativa. DH kj/mol

4 Capítulo Lei de Hess e entalpias-padrão 4 0 É possível determinar o valor do DH de vaporização aplicando a Lei de Hess. Para isso, deve-se somar a equação de combustão do octano líquido com o inverso da equação de combustão do octano gasoso. C 8 H 8 (,) 5 O (g) # 8 CO (g) 9 H O (,) DH ,5 kj 8 CO (g) 9 H O (,) # C 8 H 8 (g) 5 O (g) DH 5 5.5,0 kj C 8 H 8 (,) # C 8 H 8 (g) DH 5 DH DH DH 5 4,5 kj Alternativa D. Uma consequência da definição de entalpia-padrão de formação é que o DH f é nulo para as substâncias simples, desde que estejam no estado-padrão, no estado físico e na variedade alotrópica mais estáveis. Nas condições citadas, 5 C e atm, o bromo se encontra no estado líquido e sendo assim o correto seria DH f (Br (,)) Aplicando a Lei de Hess, vamos empregar as equacões fornecidas para chegar à equação da reação termite. Isso pode ser feito somando a primeira com a segunda, invertida. A, (s) 3 O (g) # A, O 3 (s) DH kj Fe O 3 (s) # Fe (s) 3 O (g) DH 5 84 kj A, (s) Fe O 3 (s) # Fe (s) A, O 3 (s) DH 5 DH DH DH 5 85 kj 4 a) Verdadeira, pois o gráfico permite deduzir que a reação: C (graf.) O (g) # CO (g) apresenta DH 5 0,5 kj. 0,5 Hº 0,5 kj C (graf.) O (g) O (g) CO (g) b) Falsa. Pelo gráfico, a reação: C (graf.) O (g) # CO (g) tem DH 5 393,5 kj. 0,5 Hº kj C (graf.) O (g) CO (g) O (g)

5 Capítulo Lei de Hess e entalpias-padrão 5 c) Falsa, porque a transformação: CO (g) O (g) # CO (g) apresenta DH 5 83,0 kj. C (graf.) O (g) 0,5 O (g) Hº 83,0 kj CO (g) d) Falsa, pois a transformação em questão é o inverso da reação do item b. Portanto, seu DH vale 393,5 kj. C (graf.) O (g) 0,5 O (g) Hº kj CO (g) 5 Vamos somar a primeira equação, multiplicada por e invertida, com a segunda, multiplicada por. SO (g) # S (rômb.) O (g) DH 5? (97) kj S (rômb.) 3 O (g) # SO 3 (g) DH 5? (396) kj SO (g) O (g) # SO 3 (g) DH 5 DH DH DH 5 98 kj 7 Para chegar à equação desejada, vamos somar a primeira, multiplicada por, a segunda, multiplicada por 3, e a terceira, invertida. Assim, temos: C (graf.) O (g) # CO (g) DH 5? (394) kj 3 H (g) 3 O (g) # 3 H O (,) DH 5 3? (86) kj CO (g) 3 H O (,) # C H 6 (g) 7 O (g) DH kj C (graf.) 3 H (g) # C H 6 (g) DH 5 DH DH DH 3 A entalpia-padrão de formação do etano é: DH f 5 85 kj/mol DH 5 85 kj 8 Empregando a Lei de Hess, vamos somar a primeira equação, invertida, a segunda, tal como apresentada, e a terceira, multiplicada por. Desse modo, chegamos à equação desejada: CO (g) H O (,) # CH 4 O (,) 3 O (g) DH 5 76 kj C (graf.) O (g) # CO (g) DH kj C (graf.) H (g) H (g) O (g) # H O (,) DH 3 5? (86) kj O (g) # CH 4 O (,) DH 5 DH DH DH 3 DH 5 40 kj Portanto, a entalpia-padrão de formação do metanol é: DH f 5 40 kj/mol

6 Capítulo Lei de Hess e entalpias-padrão 6 9 A equação em que MnO (s) é formado a partir de Mn (s) e O (g) pode ser obtida por meio da soma da primeira equação com a segunda, invertida. 4 A, (s) 3 O (g) # A, O 3 (s) DH kj 3 Mn (s) A, O 3 (s) # 4 A, (s) 3 MnO (s) DH 5.79 kj 3 Mn (s) 3 O (g) # 3 MnO (s) DH 5 DH DH DH kj No entanto, o valor calculado refere-se à formação de três mols de MnO (s). Dividindo-o por 3, obtemos a entalpia-padrão de formação do MnO (s): DH f 5 50 kj/mol 30 A equação da reação de formação do sulfeto de carbono pode ser obtida por meio da soma da primeira equação, da segunda, multiplicada por, e da terceira, invertida. C (graf.) O (g) # CO (g) DH kj S (rômb.) O (g) # SO (g) DH 5? (97) kj CO (g) SO (g) # CS (,) 3 O (g) DH kj C (graf.) S (rômb.) # CS (,) DH 5 DH DH DH 3 DH 5 84 kj Assim, a entalpia-padrão de formação do sulfeto de carbono é DH f 5 84 kj/mol. Portanto, a reação de formação desse composto é endotérmica. 3 Alternativa B. Usando a Lei de Hess, podemos obter como soma a equação-problema, somando-se essas três equações, tomando o cuidado de inverter a terceira equação, multiplicar a primeira por 4 e a segunda por 8. 4 H (g) O (g) # 4 H O (,) DH 5.60 kj 8 C (s) 8 O (g) # 8 CO (g) DH kj 8 CO (g) 4 H O (,) # C 8 H 8 (,) 0 O (g) DH kj 8 C (s) 4 H (g) # C 8 H 8 (,) DH 5 0 kj/mol

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