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Questão 73 da UNESP 2024

1ª fase · Química: Lei de Hess, entalpia de formação e energia de ligação

Analise a tabela, que apresenta valores da entalpia padrão de combustão completa (\Delta_\text{c}\text{H}^0) de três substâncias diferentes.

Substância Fórmula Produtos da combustão completa \Delta_\text{c}\text{H}^0 de combustão completa (kJ/mol)
Ácido acético \ce{C2H4O2}\ (\ell) \ce{CO2}\ (g) \text{ e } \ce{H2O}\ (\ell) - 874
Carbono \ce{C}
(s,\textit{grafita})		 \ce{CO2}\ (g) - 394
Hidrogênio \ce{H2}\ (g) \ce{H2O}\ (\ell) - 286

A partir desses valores de entalpia de combustão, é possível calcular a entalpia de formação do ácido acético, que é, em kJ/mol, igual a

  1. A
    - 486.
  2. B
    + 1\,052.
  3. C
    - 1\,554.
  4. D
    - 296.
  5. E
    + 19{,}4.
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Resolução comentada

A entalpia de formação do ácido acético é a variação de entalpia da reação em que ele é formado a partir das substâncias simples no estado padrão:

2\,\ce{C}(s) + 2\,\ce{H2}(g) + \ce{O2}(g) \rightarrow \ce{C2H4O2}(\ell)

Para obtê-la, combine as equações de combustão da tabela pela lei de Hess.

  1. Combustão do carbono, multiplicada por 2, pois há 2 C: 2\,\ce{C} + 2\,\ce{O2} \rightarrow 2\,\ce{CO2}, com \Delta H = 2(-394) = -788\ \text{kJ}.
  2. Combustão do hidrogênio, multiplicada por 2, pois há 2 \ce{H2}: 2\,\ce{H2} + \ce{O2} \rightarrow 2\,\ce{H2O}, com \Delta H = 2(-286) = -572\ \text{kJ}.
  3. Combustão do ácido acético, invertida, pois ele deve aparecer como produto: 2\,\ce{CO2} + 2\,\ce{H2O} \rightarrow \ce{C2H4O2} + 2\,\ce{O2}, com \Delta H = +874\ \text{kJ}.

Somando as três equações, \ce{CO2}, \ce{H2O} e parte do \ce{O2} se cancelam. Sobra a reação de formação, com:

\Delta_\text{f}H = -788 - 572 + 874 = -486\ \text{kJ/mol}

O resultado é negativo: a formação do ácido libera menos energia do que a queima separada de seus elementos, o que é coerente.

Alternativa A.

Pegadinha: A alternativa que engana é a C, que vem de somar as entalpias sem inverter a combustão do ácido acético; também é preciso multiplicar C e H2 por 2.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BSoma os valores de combustão sem sinal e sem inverter a equação, chegando a +1\,052 de forma incoerente.
  • CNão inverte a combustão do ácido acético: soma -788-572-874=-2\,234 ou erra a combinação, em vez de usar +874.
  • DNão multiplica por 2 os coeficientes de C e H2 (usaria -394-286+874 resultando em +194, ou combinação equivocada).
  • EValor sem relação com a lei de Hess aplicada corretamente; resulta de erro de coeficientes e sinal.

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

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Fonte: UNESP 2024 · Conhecimentos Gerais. Prova oficial ↗