Question

O benzeno, um importante solvente para a indústria química, é obtido industrialmente pela
destilação do petróleo. Contudo, também pode ser sintetizado pela trimerização do acetileno
catalisada por ferro metálico sob altas temperaturas, conforme a equação química:

3 C2H2 (g) → C6H6 (l)

A energia envolvida nesse processo pode ser calculada indiretamente pela variação de entalpia
das reações de combustão das substâncias participantes, nas mesmas condições experimentais:

I. C2H2 (g) + 5/2 O2 (g) → 2 CO2 (g) + H2O (l) ΔHc° = -310 kcal/mol
II. C6H6 (l) + 15/2 O2 (g) → 6 CO2 (g) + 3 H2O (l) ΔHc° = -780 kcal/mol

Qual a variação de entalpia do processo de trimerização, em kcal, para a formação de 50 g de benzeno?

Answer 1

Resposta: A variação de entalpia do processo de trimerização, em kcal, para a formação de 50 g de benzeno é ΔH  =  - 44,6 kcal

Explicação:

Reação Objetivo: 3 C2H2 (g) → C6H6 (l)

I. C2H2 (g) + 5/2 O2 (g) → 2 CO2 (g) + H2O (l) ΔHc° = -310 kcal/mol

II. C6H6 (l) + 15/2 O2 (g) → 6 CO2 (g) + 3 H2O (l) ΔHc° = -780 kcal/mol

Devemos trabalhar com as equações I e II para chegar na reação objetivo

Como Temos 3 mol de C2H2 na reação objetivo e na reação I apenas 1 mol, multiplicamos por 3 a reação I.

Como temos 1 mol de benzeno no produto da reação objetivo e a reação II apresenta o benzeno do lado dos reagentes, invertemos a reação II. Lembre-se que quando invertemos uma reação o sinal da variação de entalpia inverte também. Assim, teremos:

I. 3 C2H2 (g) + 15/2 O2 (g) → 6 CO2 (g) + 3 H2O (l) ΔHc° = -930 kcal

II. 6 CO2 (g) + 3 H2O (l) → C6H6 (l) + 15/2 O2 (g) ΔHc° = + 780 kcal

Cancelando os termos semelhantes, resulta a equação:

3 C2H2 (g) → C6H6 (l) ΔH = -930 + 780 = - 150 kcal / mol de benzeno

A partir das massas atômicas: C = 1 2u e O = 16 u, vamos calcular a massa molar do benzeno: 6x12+6x16 = 72 + 96 = 168 g/mol

168 g ============== -150 kcal

50 g =============== ΔH

ΔH = 50x(-150) / 168 = - 44,6 kcal