Question

Determinar a entalpia de formação de um mol de gás cloreto de hidrogênio (ácido
clorídrico), HCl(g), a partir de seus elementos, calculada com base nas reações
dadas.

NH3(g) + HCl(g) -----> NH4Cl(g) ▲Hº = – 176 kJ

N2(g)+ 3 H2(g) -----> 2 NH3(g) ▲Hº = – 92 kJ

N2(g) + 4 H2(g) + Cl2(g) -----> 2 NH4Cl(g) ▲Hº = – 630 kJ

Answer 1

O exercício pede o ΔH° de formação de 1 mol de HCl(g) a partir de seus elementos, ou seja, ele quer essa equação:

                   I - H₂(g) + Cl₂(g) ⇒ 2HCl(g)

Para encontrar a variação de Entalpia (ΔH) dessa equação é preciso usar as demais equações dadas. Caso você multiplique uma das equações ( por 2x ou por 3x...) o valor de ΔH também é multiplicado. Quando você inverte uma das equações (inverter = reagente virar produto e produto virar reagente) o sinal do ΔH também será invertido.

Encontrando a equação de formação do HCl a partir das equações fornecidas:

Multiplica-se a equação II por 2 e invertemos ela, pois na equação final (equação I) temos 2 HCl na posição de produto:

II -  NH4Cl(g) ⇒ 2 NH3(g) + 2 HCl(g) ΔHº = + 352 kJ

(Como multiplicamos por 2 e invertemos a equação o sinal do ΔH é multiplicado por 2 e tem o seu sinal invertido, passando de negativo para positivo)

Na equação III é preciso apenas inverte-lá, para que o o NH₃ e o N₂ sejam cancelados na soma final de todas as equações:

III -  2 NH3(g) ⇒ N2(g)+ 3 H2(g) ΔHº = + 92 kJ

(Perceba que o ΔH muda de sinal, pois invertemos a equação.)

Na equação IV não é preciso mudar nada, pois o H₂ e o Cl₂ já estão na posição de reagente como na equação I.

IV - N2(g) + 4 H2(g) + Cl2(g) -----> 2 NH4Cl(g) ΔHº = – 630 kJ

Somando as equações II e III:

II -  2NH4Cl(g) ⇒ 2 NH3(g) + 2 HCl(g) ΔHº = + 352 kJ

III -  2 NH3(g) ⇒ N2(g)+ 3 H2(g) ΔHº = + 92 kJ

II + III -  2NH4Cl(g) ⇒ N2(g)+ 3 H2(g) + 2 HCl(g)   ΔHº = +444 kJ

Foram canceladas as amônias (NH₃), pois estavam em lados apostos e na mesma quantidade. O ΔH é a soma dos ΔH de cada uma das equações.

Somando a equação II+III com a equação IV:

II + III - 2NH4Cl(g) ⇒ N2(g)+ 3 H2(g) + 2 HCl(g)   ΔHº = +444 kJ

IV - N2(g) + 4 H2(g) + Cl2(g) -----> 2 NH4Cl(g) ΔHº = – 630 kJ

Os nitrogênios (N₂) são cancelados pois estão em lados apostos e na mesma quantidade, bem como, o cloreto de amônio (NH₄Cl), pois também estão em lados oposto e na mesma quantidade.

Em relação ao hidrogênio (H₂) perceba que eles se cancelam, porém ainda resta 1 molde H₂ no reagente, pois embora estejam em lados opostos a quantidade não é a mesma, temos 4 H₂ no reagente e 3 H₂ no produto, logo 4-3 = 1 mol de H₂ no reagente. O ΔH final será a soma dos ΔH das equações.

Resultado II+III+IV:

            H₂(g) + Cl₂(g) ⇒ 2HCl(g)  ΔHº = 444 + (-630) = -190 kJ

Perceba que esse valor de ΔH é para a formação de 2 mols de HCl, por isso a entalpia para formação de apenas 1 mol de HCl será a metade do valor:

190kJ/2mols = -95 kJ/mol