Questão 75 da FUVEST 2017

1ª fase

Sob certas condições, tanto o gás flúor quanto o gás cloro podem reagir com hidrogênio gasoso, formando, respectivamente, os haletos de hidrogênio \ce{HF} e \ce{HC\ell}, gasosos. Pode-se estimar a variação de entalpia (\Delta\text{H}) de cada uma dessas reações, utilizando-se dados de energia de ligação. A tabela apresenta os valores de energia de ligação dos reagentes e produtos dessas reações a 25\ ^\circ\text{C} e 1\text{ atm}.

Molécula \ce{H2} \ce{F2} \ce{C\ell2} \ce{HF} \ce{HC\ell}
Energia de ligação (kJ/mol) 435 160 245 570 430

Com base nesses dados, um estudante calculou a variação de entalpia (\Delta\text{H}) de cada uma das reações e concluiu, corretamente, que, nas condições empregadas,

  1. A
    a formação de \ce{HF (g)} é a reação que libera mais energia.
  2. B
    ambas as reações são endotérmicas.
  3. C
    apenas a formação de \ce{HC\ell (g)} é endotérmica.
  4. D
    ambas as reações têm o mesmo valor de \Delta\text{H}.
  5. E
    apenas a formação de \ce{HC\ell (g)} é exotérmica.
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Resolução comentada

O \Delta H estimado por energias de ligação é: \Delta H = \sum(\text{ligações rompidas}) - \sum(\text{ligações formadas}). Romper ligação absorve energia (valor positivo); formar ligação libera energia (valor negativo).

Reação com flúor: \ce{H2 + F2 -> 2 HF}

  1. Rompidas: 435 + 160 = 595\ \text{kJ}
  2. Formadas: 2 \times 570 = 1140\ \text{kJ}
  3. \Delta H = 595 - 1140 = -545\ \text{kJ}

Reação com cloro: \ce{H2 + C\ell2 -> 2 HC\ell}

  1. Rompidas: 435 + 245 = 680\ \text{kJ}
  2. Formadas: 2 \times 430 = 860\ \text{kJ}
  3. \Delta H = 680 - 860 = -180\ \text{kJ}

As duas reações têm \Delta H < 0, ou seja, ambas são exotérmicas. Isso elimina (B), (C) e (E). Os valores são diferentes, o que elimina (D).

Como -545 é bem mais negativo que -180, a formação de \ce{HF} libera mais energia (por 2 mol de produto, 545\ \text{kJ} contra 180\ \text{kJ}).

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Bambas têm \Delta H negativo, logo são exotérmicas, não endotérmicas.
  • Ca formação de HCl tem \Delta H=-180 kJ, é exotérmica.
  • Dos valores são diferentes: -545 kJ para HF e -180 kJ para HCl.
  • Ea formação de HF também é exotérmica, então não é só a de HCl.

Assuntos: energia de ligação, termoquímica.

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