FCM PB Medicina 2016/1
O ácido nítrico, HNO3, é uma substância bastante utilizada na indústria para produção de fertilizantes e de explosivos. Pode ser obtido de acordo equação termoquímica abaixo:
NH3(g) + 2 O2(g) →HNO3(aq) + H2O(ℓ) ΔHo = + 450,0 kJ e ΔGo = + 80,0 kJ
De acordo com as informações, analise as afirmativas e marque (V) nas verdadeiras e (F) nas falsas.
(__) A entalpia de formação do NH3(g) é maior que a soma das entalpias de formação do HNO3(aq) e da H2O(ℓ), nas condições padrão.
(__) Nas condições padrão, a reação de obtenção do ácido nítrico é espontânea e endotérmica.
(__) Se na reação, ocorrendo nas condições padrão, fosse usado como reagente NH3(ℓ), o valor da variação de entalpia seria maior que + 450,0 kJ.
(__) Nas condições padrão, o valor da variação de entropia para a reação de obtenção do ácido nítrico é aproximadamente + 1,24 kJ/K.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo:
V, F, F, V.
F, V, F, F.
V, F, V, F.
V, V, F, V.
F, F, V, V.
Resolução
Dados fornecidos na questão
\[\Delta H^{\circ}=+450\;\text{kJ}\qquad \Delta G^{\circ}=+80\;\text{kJ}\]
16 afirmativa
Para qualquer reação:
\[\Delta H^{\circ}=\sum \Delta H_f^{\circ}(\text{produtos})-\sum \Delta H_f^{\circ}(\text{reagentes})\]
No enunciado há um único reagente com \(\Delta H_f^{\circ}\neq 0\): o \(\text{NH}_3(g)\). Como \(\Delta H^{\circ}\) é positivo, segue-se que o termo “produtos” é maior que o termo “reagentes”:
\[\Delta H_f^{\circ}(\text{HNO}_3)+\Delta H_f^{\circ}(\text{H}_2\text O)>\Delta H_f^{\circ}(\text{NH}_3)\]
Logo, a entalpia de formação do \(\text{NH}_3(g)\) não é maior que a soma das entalpias de formação de \(\text{HNO}_3(aq)\) e \(\text{H}_2\text O(l)\).
⇒ Falsa.
26 afirmativa
\(\Delta H^{\circ}>0\) → reação endotérmica.
\(\Delta G^{\circ}>0\) → reação não espontânea em condições-padrão.
Como o enunciado a classifica como espontânea, está incorreta.
⇒ Falsa.
36 afirmativa
A diferença entre \(\text{NH}_3(l)\) e \(\text{NH}_3(g)\) é a entalpia de vaporização \((\Delta H_{vap}\approx +23\;\text{kJ mol}^{-1})\):
\[\Delta H_f^{\circ}(\text{NH}_3(g))=\Delta H_f^{\circ}(\text{NH}_3(l))+\Delta H_{vap}\]
Portanto, usando \(\text{NH}_3(l)\) como reagente, a nova variação de entalpia será
\[\Delta H^{\circ}_{novo}=\Delta H^{\circ}_{g}+\Delta H_{vap}\approx 450+23\approx 473\;\text{kJ}>450\;\text{kJ}\]
Assim, a entalpia da reação aumentaria.
⇒ Verdadeira.
46 afirmativa
Usando a relação \(\Delta G^{\circ}=\Delta H^{\circ}-T\,\Delta S^{\circ}\) (com \(T=298\,\text K\)):
\[\Delta S^{\circ}=\frac{\Delta H^{\circ}-\Delta G^{\circ}}{T}=\frac{450-80}{298}\approx1{,}24\;\text{kJ K}^{-1}\]
Valor positivo e próximo de 1,24 kJ/K, exatamente como indicado.
⇒ Verdadeira.
Sequência (de cima para baixo): F, F, V, V.
Alternativa correta: E.
Dicas
Erros Comuns
- Entalpia de reação: \(\Delta H^{\circ}=\sum \Delta H_f^{\circ}(prod)-\sum \Delta H_f^{\circ}(reag)\)
- Espontaneidade: \(\Delta G^{\circ}<0\) → espontânea; \(\Delta G^{\circ}>0\) → não espontânea.
- Ligação entre \(\Delta G,\,\Delta H,\,\Delta S\): \(\Delta G^{\circ}=\Delta H^{\circ}-T\Delta S^{\circ}\).
- Estados de agregação: mudar o estado físico altera entalpias de formação em quantia igual à entalpia de mudança de fase.
