Questão 29 da FUVEST 2008

1ª fase

Pode-se calcular a entalpia molar de vaporização do etanol a partir das entalpias das reações de combustão representadas por

\begin{array}{ll} \ce{C2H5OH(\ell) + 3 O2(g) -> 2 CO2(g) + 3 H2O(\ell)} & \Delta H_1 \\[4pt] \ce{C2H5OH(g) + 3 O2(g) -> 2 CO2(g) + 3 H2O(g)} & \Delta H_2 \end{array}

Para isso, basta que se conheça, também, a entalpia molar de

  1. A
    vaporização da água.
  2. B
    sublimação do dióxido de carbono.
  3. C
    formação da água líquida.
  4. D
    formação do etanol líquido.
  5. E
    formação do dióxido de carbono gasoso.
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Resolução comentada

Queremos a reação de vaporização do etanol: \ce{C2H5OH(\ell) -> C2H5OH(g)}, com \Delta H_{vap}.

Pela Lei de Hess, combinamos as duas combustões:

  1. Mantemos a reação 1: \ce{C2H5OH(\ell) + 3 O2 -> 2 CO2 + 3 H2O(\ell)}, com \Delta H_1.
  2. Invertemos a reação 2: \ce{2 CO2 + 3 H2O(g) -> C2H5OH(g) + 3 O2}, com -\Delta H_2.

Somando as duas, o \ce{O2} e o \ce{CO2} se cancelam, e sobra:

\ce{C2H5OH(\ell) + 3 H2O(g) -> C2H5OH(g) + 3 H2O(\ell)}

com \Delta H = \Delta H_1 - \Delta H_2.

Essa não é ainda a vaporização do etanol, pois aparecem 3\ \ce{H2O(g)} no lado dos reagentes e 3\ \ce{H2O(\ell)} nos produtos. Para eliminá-los, somamos a vaporização da água, \ce{H2O(\ell) -> H2O(g)}, multiplicada por 3:

\Delta H_{vap,\ etanol} = \Delta H_1 - \Delta H_2 + 3\,\Delta H_{vap,\ água}

Portanto, além de \Delta H_1 e \Delta H_2, basta conhecer a entalpia de vaporização da água. As entalpias de formação do \ce{CO2} ou do etanol não são necessárias, porque o \ce{CO2} já se cancela nas duas equações.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BO CO2 aparece como gás nas duas reações e se cancela; sublimação do CO2 não participa do ciclo.
  • CA formação da água líquida não é necessária; o que falta é a mudança de estado da água (líquido para gás).
  • DA formação do etanol líquido não ajuda, pois o etanol aparece só nas combustões e a diferença de fase da água continua sem ser resolvida.
  • EO CO2(g) é igual nas duas equações e se cancela ao combiná-las, então sua formação é desnecessária.

Assuntos: lei de Hess, entalpia de vaporização, termoquímica.

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