Questão 12 (1º semestre · 1º dia · Grupo 1) da 2ª etapa da UFG 2011

Resolução comentada

a) Pela lei de Hess, basta balancear as duas combustões e combiná-las para obter a reação de hidratação do etileno.

1. Combustão do etileno, balanceada, com \Delta H = -1.430{,}0\ \text{kJ} por mol de \ce{C2H4}:
   

   \ce{C2H4_{(g)} + 3 O2_{(g)} -> 2 CO2_{(g)} + 2 H2O_{(l)}} \qquad \Delta H_1 = -1.430{,}0\ \text{kJ}

2. Combustão do etanol, balanceada, com \Delta H = -1.367{,}1\ \text{kJ} por mol de \ce{C2H5OH}:
   

   \ce{C2H5OH_{(l)} + 3 O2_{(g)} -> 2 CO2_{(g)} + 3 H2O_{(l)}} \qquad \Delta H_2 = -1.367{,}1\ \text{kJ}

3. A reação desejada tem \ce{C2H4} e \ce{H2O} como reagentes e \ce{C2H5OH} como produto. Mantemos a equação 1 e invertemos a equação 2, trocando o sinal de \Delta H_2:
   

   \ce{2 CO2_{(g)} + 3 H2O_{(l)} -> C2H5OH_{(l)} + 3 O2_{(g)}} \qquad -\Delta H_2 = +1.367{,}1\ \text{kJ}

4. Somando as duas equações, o \ce{O2} e o \ce{CO2} se cancelam. Sobram 3\ \ce{H2O} no lado dos reagentes e 2\ \ce{H2O} no dos produtos, o que resulta em 1\ \ce{H2O} reagente:
   

   \ce{C2H4_{(g)} + H2O_{(l)} -> C2H5OH_{(l)}}

5. A variação de entalpia é a soma dos valores:
   

   \Delta H = -1.430{,}0 + 1.367{,}1 = -62{,}9\ \text{kJ}

\Delta H = -62{,}9\ \text{kJ/mol} de etanol formado.

b) Como \Delta H < 0, a reação libera calor para o ambiente. O processo de obtenção do etanol por hidratação do etileno é, portanto, exotérmico.

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

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