Questão 14 (3º dia) da 2ª fase da UNICAMP 2014

Question

Explosão e incêndio se combinaram no terminal marítimo de São Francisco do Sul, em Santa Catarina, espalhando muita fumaça pela cidade e pela região. O incidente ocorreu com uma carga de fertilizante em que se estima tenham sido decompostas 10 mil toneladas de nitrato de amônio. A fumaça branca que foi eliminada durante 4 dias era de composição complexa, mas apresentava principalmente os produtos da decomposição térmica do nitrato de amônio: monóxido de dinitrogênio e água. Em abril de 2013, um acidente semelhante ocorreu em West, Estados Unidos da América, envolvendo a mesma substância. Infelizmente, naquele caso, houve uma explosão, ocasionando a morte de muitas pessoas.

a) Com base nessas informações, escreva a equação química da decomposição térmica que ocorreu com o nitrato de amônio.

b) Dado que os valores das energias padrão de formação em \text{kJ}\ \text{mol}^{-1} das substâncias envolvidas são nitrato de amônio (-366), monóxido de dinitrogênio (82) e água (-242), o processo de decomposição ocorrido no incidente é endotérmico ou exotérmico? Justifique sua resposta considerando a decomposição em condições padrão.

Answer 1

Questão 14 (3º dia) da 2ª fase da UNICAMP 2014

3º dia · Ciências da Natureza

Explosão e incêndio se combinaram no terminal marítimo de São Francisco do Sul, em Santa Catarina, espalhando muita fumaça pela cidade e pela região. O incidente ocorreu com uma carga de fertilizante em que se estima tenham sido decompostas 10 mil toneladas de nitrato de amônio. A fumaça branca que foi eliminada durante 4 dias era de composição complexa, mas apresentava principalmente os produtos da decomposição térmica do nitrato de amônio: monóxido de dinitrogênio e água. Em abril de 2013, um acidente semelhante ocorreu em West, Estados Unidos da América, envolvendo a mesma substância. Infelizmente, naquele caso, houve uma explosão, ocasionando a morte de muitas pessoas.

a) Com base nessas informações, escreva a equação química da decomposição térmica que ocorreu com o nitrato de amônio.

b) Dado que os valores das energias padrão de formação em \text{kJ}\ \text{mol}^{-1} das substâncias envolvidas são nitrato de amônio (-366), monóxido de dinitrogênio (82) e água (-242), o processo de decomposição ocorrido no incidente é endotérmico ou exotérmico? Justifique sua resposta considerando a decomposição em condições padrão.

Reportar erro na questão

Resolução comentada

a) O nitrato de amônio é um sal formado pelo cátion amônio e pelo ânion nitrato, \ce{NH4NO3}. Segundo o enunciado, os produtos principais da decomposição térmica são o monóxido de dinitrogênio (\ce{N2O}) e a água. Balanceando os átomos de N, H e O:

\ce{NH4NO3(s) -> N2O(g) + 2 H2O(g)}

Confira: à esquerda há 2 N, 4 H e 3 O; à direita há 2 N, 4 H (em 2\,\ce{H2O}) e 1 + 2 = 3 O. A equação está balanceada.

\ce{NH4NO3 -> N2O + 2 H2O}

b) Para saber se o processo é endotérmico ou exotérmico, calculo a variação de entalpia da reação com as entalpias padrão de formação (a questão chama de "energias de formação"):

\Delta H = \sum \Delta H_f(\text{produtos}) - \sum \Delta H_f(\text{reagentes})

Produtos: 1\,(+82) + 2\,(-242) = 82 - 484 = -402\ \text{kJ}
Reagente: 1\,(-366) = -366\ \text{kJ}
\Delta H = -402 - (-366) = -36\ \text{kJ} por mol de \ce{NH4NO3}

Como \Delta H<0, a reação libera calor. Esse calor liberado ajuda a manter e acelerar a decomposição, e isso explica o risco de explosão no caso de West.

O processo é exotérmico, com \Delta H = -36\ \text{kJ} por mol de \ce{NH4NO3} decomposto.

Assuntos: termoquímica, entalpia de formação, balanceamento de equações.

Reportar erro na resolução

Ver como caiu na prova

Questão 14 no caderno da 2ª fase da UNICAMP 2014