Question

O nitrogênio tem a característica de formar com o oxigênio diferentes óxidos: N2O, o “gás do riso”; NO, incolor, e NO2, castanho, produtos dos processos de combustão; N2O3 e N2O5, instáveis e explosivos. Este último reage com água produzindo ácido nítrico, conforme a equação:

N2O5(g) + H2O(l) → 2 HNO3(aq) ΔH° = − 140 kj

Considere as seguintes equações termoquímicas:

N2(g) + 3 O2(g) + H2(g) → 2 HNO3(aq) ΔH° = − 415 kj

2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) ΔH° = − 572 kj

A entalpia de formação do pentóxido de nitrogênio, em kJ/mol, é igual a

Origem: Unifesp

Answer 1

A reação que queremos é a de formação do pentóxido de nitrogênio:
      N2(g) + 5/2 O2(g) → N2O5(g)                     ΔH°=???

Nos é fornecido as seguintes reações com suas entalpias fornecidas

A:  N2O5(g) + H2O(l) → 2 HNO3(aq)               ΔH° = − 140 kJ

B:  N2(g) + 3 O2(g) + H2(g) → 2 HNO3(aq)     ΔH° = − 415 kJ

C: 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l)                         ΔH° = − 572 kJ

Queremos o pentóxido nos produtos, e a única reação que tem eles é a reação A, mas nos reagentes. Então invertemos a reação A, lembrando que isso inverte o sinal da entalpia:

(-A):  2 HNO3(aq) → N2O5(g) + H2O(l)                ΔH° = + 140 kJ

Precisamos penas de nitrogênio e oxigênio nos reagentes, e temos agora o ácido nítrico. A reação B tem ácido nítrico nos produtos, então somamos com a que obtivemos pra eliminar o acido nítrico dos produtos.
(-A):                2 HNO3(aq) → N2O5(g) + H2O(l)     ΔH° = + 140 kJ
B: N2(g) + 3 O2(g) + H2(g) → 2 HNO3(aq)              ΔH° = − 415 kJ
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     N2(g) + 3O2(g) + H2(g) → N2O5(g)+ H2O(l)     ΔH°=140-415=-275kJ

Temos agora nitrogênio e oxigênio nos reagentes, mas temos ainda o hidrogênio e também a água nos produtos. A reação C tem água nos produtos, então invertemos ela para que ele fique nos regentes e possamos anular com a água que esta na que obtivemos.
(-C): 2 H2O(l) → 2 H2(g) + O2(g)                          ΔH° = + 572 kJ

Só que na reação que queremos tem apenas 1 H2O e na C invertida (-C) tem 2. Então dividimos a reação (-C) por 2:
(-C/2): H2O(l) → H2(g) + 1/2 O2(g)     ΔH° = + 572/2= +286 kJ

Então agora somamos as reações:
     N2(g) + 3O2(g) + H2(g) → N2O5(g)+ H2O(l)     ΔH°= - 275kJ
(-C/2):                      H2O(l) → H2(g) + 1/2 O2(g)      ΔH°= +286 kJ
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N2(g) + 3 O2(g) - 1/2 O2(g) →  N2O5(g)               ΔH°= - 275kJ +286 kJ

A reação fica:
N2(g) + 5/2 O2(g) → N2O5(g)   ΔH°= +11 kJ/mol de N2O5 formado.

Espero ter ajudado =)