Questão 58 da Santa Casa 2024

Question

O nitreto de magnésio, \ce{Mg3N2}, é um composto empregado na fabricação de cerâmicas tecnológicas e semicondutores. Sua síntese pode ser feita, em condições específicas, por meio da reação do magnésio metálico e nitrogênio gasoso, segundo a reação representada pela equação:

\ce{3Mg (s) + N2 (g) -> Mg3N2 (s)}

O nitreto de magnésio também pode ser obtido a partir da reação entre o magnésio e amônia gasosa, segundo a reação representada pela equação:

\ce{3Mg (s) + 2NH3 (g) -> Mg3N2 (s) + 3H2 (g)} \quad \Delta\text{H}^\circ_{\text{reação}} = -371\text{ kJ}

Com base nas informações fornecidas a respeito dos dois caminhos diferentes de obtenção do \ce{Mg3N2}, e sabendo-se que a entalpia padrão de formação da amônia gasosa é \Delta\text{H}^\circ_{\text{formação}}\ \ce{NH3} (g) = -46\text{ kJ/mol}, o valor da entalpia padrão de formação do nitreto de magnésio é igual a

A
-325\text{ kJ}.
B
-463\text{ kJ}.
C
-646\text{ kJ}.
D
-417\text{ kJ}.
E
-279\text{ kJ}.

Answer 1

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Questão 58 da Santa Casa 2024

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

O nitreto de magnésio, \ce{Mg3N2}, é um composto empregado na fabricação de cerâmicas tecnológicas e semicondutores. Sua síntese pode ser feita, em condições específicas, por meio da reação do magnésio metálico e nitrogênio gasoso, segundo a reação representada pela equação:

\ce{3Mg (s) + N2 (g) -> Mg3N2 (s)}

O nitreto de magnésio também pode ser obtido a partir da reação entre o magnésio e amônia gasosa, segundo a reação representada pela equação:

\ce{3Mg (s) + 2NH3 (g) -> Mg3N2 (s) + 3H2 (g)} \quad \Delta\text{H}^\circ_{\text{reação}} = -371\text{ kJ}

Com base nas informações fornecidas a respeito dos dois caminhos diferentes de obtenção do \ce{Mg3N2}, e sabendo-se que a entalpia padrão de formação da amônia gasosa é \Delta\text{H}^\circ_{\text{formação}}\ \ce{NH3} (g) = -46\text{ kJ/mol}, o valor da entalpia padrão de formação do nitreto de magnésio é igual a

A
-325\text{ kJ}.
B
-463\text{ kJ}.
C
-646\text{ kJ}.
D
-417\text{ kJ}.
E
-279\text{ kJ}.

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Resolução comentada

A entalpia de reação é a soma das entalpias de formação dos produtos menos a dos reagentes, cada uma multiplicada pelo seu coeficiente. Substâncias simples no estado padrão (Mg, H₂) têm \Delta H_f = 0.

Na reação com amônia:

\Delta H = [\Delta H_f(\ce{Mg3N2}) + 3\cdot 0] - [3\cdot 0 + 2\cdot\Delta H_f(\ce{NH3})]

Substituindo os valores do enunciado:

\Delta H_f(\ce{NH3}) = -46\ \text{kJ/mol}, então 2\cdot(-46) = -92\ \text{kJ} para os reagentes.
-371 = \Delta H_f(\ce{Mg3N2}) - (-92)
-371 = \Delta H_f(\ce{Mg3N2}) + 92
\Delta H_f(\ce{Mg3N2}) = -371 - 92 = -463\ \text{kJ}

A entalpia de formação do \ce{Mg3N2} corresponde justamente à reação \ce{3Mg + N2 -> Mg3N2}, pois parte de substâncias simples e forma 1 mol do composto. Por isso o resultado vale para essa primeira equação.

Verificação pela lei de Hess: formar \ce{2NH3} a partir de \ce{N2} e \ce{H2} libera -92\ \text{kJ}; somando com a reação dada (-371\ \text{kJ}), o \ce{H2} se cancela e obtemos -463\ \text{kJ}.

Alternativa B.

Pegadinha: A alternativa D engana quem esquece de multiplicar a entalpia de formação da amônia pelo coeficiente 2.

Por que as outras alternativas estão erradas

AUsa -371+46, subtraindo só um mol de NH₃ e com sinal trocado, em vez de 2\times46.
CValor sem relação com o cálculo correto, como dobrar o resultado ou somar dados de forma indevida.
DUsa -371-46, considerando apenas 1 mol de NH₃ e ignorando o coeficiente 2.
EFaz -371+92, errando o sinal da entalpia dos reagentes.

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

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Questão 58 no caderno Conhecimentos Gerais da Santa Casa 2024

Fonte: Santa Casa 2024 · Conhecimentos Gerais. Prova oficial ↗