Questão 69 da FUVEST 2010

Question

O “besouro bombardeiro” espanta seus predadores, expelindo uma solução quente. Quando ameaçado, em seu organismo ocorre a mistura de soluções aquosas de hidroquinona, peróxido de hidrogênio e enzimas, que promovem uma reação exotérmica, representada por:

\ce{\underset{\text{hidroquinona}}{C6H4(OH)2}(aq) + H2O2(aq) ->[\text{enzimas}] C6H4O2(aq) + 2 H2O}(\ell)

O calor envolvido nessa transformação pode ser calculado, considerando-se os processos:

\begin{aligned} \ce{C6H4(OH)2(aq) &-> C6H4O2(aq) + H2(g)} & \Delta H^\circ &= +\ 177\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1} \\ \ce{H2O(\ell) + 1/2 O2(g) &-> H2O2(aq)} & \Delta H^\circ &= +\ 95\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1} \\ \ce{H2O(\ell) &-> 1/2 O2(g) + H2(g)} & \Delta H^\circ &= +\ 286\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1} \end{aligned}

Assim sendo, o calor envolvido na reação que ocorre no organismo do besouro é

A
-558\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}
B
-204\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}
C
+177\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}
D
+558\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}
E
+585\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}

Answer 1

Questão 69 da FUVEST 2010

1ª fase

O “besouro bombardeiro” espanta seus predadores, expelindo uma solução quente. Quando ameaçado, em seu organismo ocorre a mistura de soluções aquosas de hidroquinona, peróxido de hidrogênio e enzimas, que promovem uma reação exotérmica, representada por:

\ce{\underset{\text{hidroquinona}}{C6H4(OH)2}(aq) + H2O2(aq) ->[\text{enzimas}] C6H4O2(aq) + 2 H2O}(\ell)

O calor envolvido nessa transformação pode ser calculado, considerando-se os processos:

\begin{aligned} \ce{C6H4(OH)2(aq) &-> C6H4O2(aq) + H2(g)} & \Delta H^\circ &= +\ 177\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1} \\ \ce{H2O(\ell) + 1/2 O2(g) &-> H2O2(aq)} & \Delta H^\circ &= +\ 95\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1} \\ \ce{H2O(\ell) &-> 1/2 O2(g) + H2(g)} & \Delta H^\circ &= +\ 286\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1} \end{aligned}

Assim sendo, o calor envolvido na reação que ocorre no organismo do besouro é

A
-558\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}
B
-204\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}
C
+177\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}
D
+558\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}
E
+585\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}

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Resolução comentada

Use a lei de Hess: some as etapas de modo que, somadas, deem a reação global, lembrando que inverter uma etapa troca o sinal de \Delta H.

Reação global: \ce{C6H4(OH)2 + H2O2 -> C6H4O2 + 2 H2O}

A primeira equação já tem a hidroquinona como reagente e \ce{C6H4O2} como produto, então fica como está: \Delta H_1 = +177\ \text{kJ}.
O \ce{H2O2} precisa estar do lado dos reagentes, então invertemos a segunda: \ce{H2O2 -> H2O + 1/2 O2}, com \Delta H_2 = -95\ \text{kJ}.
O \ce{H2} formado na primeira etapa precisa ser consumido. Invertemos a terceira: \ce{1/2 O2 + H2 -> H2O}, com \Delta H_3 = -286\ \text{kJ}.

Somando as três equações, \ce{H2} e \ce{1/2 O2} se cancelam (o \ce{O2} da etapa 2 é consumido na etapa 3). Sobram \ce{C6H4(OH)2 + H2O2 -> C6H4O2 + 2 H2O}, que é a reação global.

\Delta H = +177 - 95 - 286 = -204\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}

O sinal negativo confirma que a reação é exotérmica, como diz o enunciado.

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

ASoma -95-286-177, invertendo também a primeira equação, que deveria ser mantida.
CUsa apenas o \Delta H da primeira etapa, ignorando as outras duas.
DErra o sinal de todas as etapas e ainda inverte a primeira, obtendo +558.
ESoma os três valores sem inverter nenhuma equação: 177+95+286 dá +558, e o valor +585 é erro de conta; além disso, contradiz a reação exotérmica.

Assuntos: lei de Hess, termoquímica.

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