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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 19 (Química) do ITA 2008

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

Texto-base das questões 01 a 20 · Química

Constante de Avogadro = 6{,}02 \times 10^{23}\text{ mol}^{-1}
Constante de Faraday (F) = 9{,}65 \times 10^4\text{ C mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ A s mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ J V}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Volume molar de gás ideal = 22{,}4\text{ L (CNTP)}
Carga elementar = 1{,}602 \times 10^{-19}\text{ C}
Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\text{ atm L K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 8{,}31\text{ J K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 62{,}4\text{ mmHg L K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 1{,}98\text{ cal K}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9{,}81\text{ m s}^{-2}

DEFINIÇÕES

Pressão = 1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 101325\text{ Nm}^{\mathbf{-2}} = 760\text{ Torr}
1\text{ N} = 1\text{ kg m s}^{-2}
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 760\text{ mmHg}
Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\text{ atm}.
Condições-padrão: 25\ ^\circ\text{C}, 1\text{ atm}, concentração das soluções: 1\text{ mol L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies), sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) ou (c) = sólido cristalino; (l) ou (\ell) = líquido; (g) = gás; (aq) = aquoso; (graf) = grafite; (CM) = circuito metálico; (conc) = concentrado; (ua) = unidades arbitrárias; [A] = concentração da espécie química A em \text{mol L}^{-1}.

MASSAS MOLARES

Elemento Químico Número Atômico Massa Molar
(\text{g mol}^{-1})		 Elemento Químico Número Atômico Massa Molar
(\text{g mol}^{-1})
H 1 1,01 Cl 17 35,45
Be 4 9,01 K 19 39,10
B 5 10,81 Ca 20 40,08
C 6 12,01 Fe 26 55,85
N 7 14,01 Cu 29 63,55
O 8 16,00 Zn 30 65,39
F 9 19,00 As 33 74,92
Na 11 22,99 Br 35 79,91
Mg 12 24,31 Ag 47 107,87
Al 13 26,98 Cd 48 112,41
P 15 30,97 Sn 50 118,71
S 16 32,06 I 53 126,90
Pt 78 195,08

Assinale a opção ERRADA que apresenta (em kJ/mol) a entalpia padrão de formação (\Delta\text{H}_\text{f}) da substância a 25\text{ }^\circ\text{C}.

  1. A
    \Delta\text{H}_\text{f} (\ce{H2(g)}) = 0
  2. B
    \Delta\text{H}_\text{f} (\ce{F2(g)}) = 0
  3. C
    \Delta\text{H}_\text{f} (\ce{N2(g)}) = 0
  4. D
    \Delta\text{H}_\text{f} (\ce{Br2(g)}) = 0
  5. E
    \Delta\text{H}_\text{f} (\ce{Cl2(g)}) = 0
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Resolução comentada

A entalpia padrão de formação é nula apenas para a substância simples no seu estado físico mais estável a 25 °C e 1 atm. Por convenção, é a forma de referência a partir da qual se calculam as demais entalpias de formação.

Vamos checar o estado físico de cada substância nas condições ambientes:

  1. \ce{H2}: gás. Estado mais estável, \Delta H_f = 0.
  2. \ce{F2}: gás. Estado mais estável, \Delta H_f = 0.
  3. \ce{N2}: gás. Estado mais estável, \Delta H_f = 0.
  4. \ce{Cl2}: gás. Estado mais estável, \Delta H_f = 0.
  5. \ce{Br2}: a 25 °C o bromo é líquido (ponto de ebulição de cerca de 59 °C), ou seja, \ce{Br2(l)} é a forma de referência. O \ce{Br2(g)} não é o estado mais estável nessa temperatura, e formá-lo a partir do \ce{Br2(l)} exige vaporização, que absorve energia. Logo, \Delta H_f(\ce{Br2(g)}) \neq 0, na verdade é positivo, cerca de +31\ \text{kJ/mol}.

Portanto, a única afirmação errada é a do bromo gasoso.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa D engana porque Br2 é substância simples, mas o estado de referência a 25 °C é líquido, não gasoso.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AH2 é gás nas condições-padrão, substância simples no estado mais estável, então a entalpia de formação é zero (afirmação correta).
  • BF2 é gás a 25 °C e 1 atm, forma de referência, então a entalpia de formação é zero (afirmação correta).
  • CN2 é gás, substância simples mais estável, com entalpia de formação zero (afirmação correta).
  • ECl2 é gás a 25 °C e 1 atm, forma de referência, então a entalpia de formação é zero (afirmação correta).

Assunto: Lei de Hess, entalpia de formação e energia de ligação.

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Fonte: ITA 2008 · Química. Prova oficial ↗