Questão 37 do IME 2020

Question

Uma medida quantitativa da estabilidade de um composto sólido iônico é a sua energia de rede, definida como a energia requerida para decompor completamente 1 mol desse composto nos seus íons em fase gasosa. Considere os seguintes dados:

I. a entalpia padrão de formação do \ce{CaCl2} é - 790\text{ kJ.mol}^{-1};
II. a primeira energia de ionização do átomo de cálcio é 590\text{ kJ.mol}^{-1};
III. a segunda energia de ionização do átomo de cálcio é 1146\text{ kJ.mol}^{-1};
IV. a vaporização de um mol de \ce{Ca(s)} consome 190\text{ kJ};
V. a energia de ligação do \ce{Cl2} é 242\text{ kJ.mol}^{-1};
VI. a afinidade eletrônica do \ce{Cl} é - 349\text{ kJ.mol}^{-1}.

Com base nessas informações, estima-se que a energia de rede do \ce{CaCl2}, em \text{kJ.mol}^{-1}, seja:

A
790
B
1029
C
2070
D
2260
E
2609

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 37 do IME 2020

Prova objetiva · Química · Química: Lei de Hess, entalpia de formação e energia de ligação

Uma medida quantitativa da estabilidade de um composto sólido iônico é a sua energia de rede, definida como a energia requerida para decompor completamente 1 mol desse composto nos seus íons em fase gasosa. Considere os seguintes dados:

I. a entalpia padrão de formação do \ce{CaCl2} é - 790\text{ kJ.mol}^{-1};
II. a primeira energia de ionização do átomo de cálcio é 590\text{ kJ.mol}^{-1};
III. a segunda energia de ionização do átomo de cálcio é 1146\text{ kJ.mol}^{-1};
IV. a vaporização de um mol de \ce{Ca(s)} consome 190\text{ kJ};
V. a energia de ligação do \ce{Cl2} é 242\text{ kJ.mol}^{-1};
VI. a afinidade eletrônica do \ce{Cl} é - 349\text{ kJ.mol}^{-1}.

Com base nessas informações, estima-se que a energia de rede do \ce{CaCl2}, em \text{kJ.mol}^{-1}, seja:

A
790
B
1029
C
2070
D
2260
E
2609

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Use o ciclo de Born-Haber: a formação do \ce{CaCl2} sólido a partir dos elementos pode ser feita direto ou em etapas passando pelos íons gasosos. A energia de rede (decompor o sólido em íons gasosos) é o inverso da etapa em que os íons se juntam para formar o sólido.

Etapas da formação, em kJ/mol:

Vaporização do Ca: +190
Primeira ionização: +590
Segunda ionização: +1146
Dissociação de 1 mol de \ce{Cl2} em 2 Cl: +242
Afinidade eletrônica de 2 Cl: 2\times(-349)=-698
Formação da rede a partir dos íons gasosos: -U, em que U é a energia de rede.

A soma das etapas é igual à entalpia de formação:

190+590+1146+242-698-U=-790

Somando as etapas conhecidas: 190+590=780; 780+1146=1926; 1926+242=2168; 2168-698=1470.

1470-U=-790 \Rightarrow U=1470+790=2260\ \text{kJ/mol}

O valor é positivo porque a energia de rede é definida como a energia requerida para decompor o sólido nos íons gasosos.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

AApenas repete o módulo da entalpia de formação, ignorando o ciclo.
BResultado sem relação com o ciclo completo; não corresponde à soma correta das etapas.
CErro de conta no balanço do ciclo, como usar a afinidade de um só Cl ou errar a dissociação do \ce{Cl2}.
ESoma a afinidade eletrônica com sinal trocado (+698) em vez de subtraí-la, ou conta a dissociação de \ce{Cl2} duas vezes.

Assuntos: Lei de Hess, entalpia de formação e energia de ligação, Ligações iônica e metálica.

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Questão 37 no caderno Prova objetiva do IME 2020

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