Question

2) (FMTM) A entalpia de formação de um mol de gás brometo de hidrogênio, HBr (g) , a partir de Br2 e H2, calculada com base nas reações dadas, é:
NH3 + HBr → NH4Br ΔH = -151 kJ
N2 + 3H2 → 2NH3 ΔH = - 94 kJ
N2 + 4H2 +Br2 → 2NH4Br ΔH = - 478 kJ
A) – 328 kJ
B) – 41 kJ
C) – 186 kJ
D) – 82 kJ

Answer 1

Equação desejada:

$\frac{1}{2} Br_{2(g)} + \frac{1}{2} H_{2(g)} \longrightarrow HBr_{(g)}$

Equações que temos:

$NH_{3(g)} + HBr_{(g)} \longrightarrow NH_4Br_{(s)}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\Delta H = -151kJ\;\;\;(1)\\\\N_{2(g)} + 3H_{2(g)} \longrightarrow 2NH_{3(g)}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\Delta H = -94kJ\;\;\;\;(2)\\\\N_{2(g)} + 4H_{2(g)} + Br_{2(g)} \longrightarrow 2NH_4Br_{(s)}\;\;\;\;\;\Delta H = -478kJ\;\;\;(3)$

Agora, a partir dessas reações, buscamos a desejada:

Nota-se que na equação desejada há um HBr no lado dos produtos.

Portanto, pegamos a equação (1) e invertemos, para que o HBr fique do lado dos produtos. Invertendo uma reação, também invertemos o sinal da entalpia, logo:

$NH_4Br_{(s)} \longrightarrow NH_{3(g)} + HBr_{(g)} \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\Delta H = +151kJ\;\;\;(1)$

Podemos cancelar o NH4Br da equação (1) com o da equação (3), se dividirmos a (3) por 2. (O sinal da entalpia também deve ser dividido por 2):

$\frac{1}{2} N_{2(g)} + 2H_{2(g)} +\frac{1}{2} Br_{2(g)} \longrightarrow NH_4Br_{(s)}\;\;\;\;\;\Delta H = -239kJ\;\;\;(3)$

Cancelando o NH4Br. (Quando juntamos duas equações, somamos a entalpia das duas pela lei de Hess):

$\frac{1}{2} N_{2(g)} + 2H_{2(g)} +\frac{1}{2} Br_{2(g)} \longrightarrow NH_{3(g)} + HBr_{(g)}\;\;\;\;\;\Delta H = -239 + 151kJ\;\;\;(4)$

Temos que lembrar que queremos chegar à equação desejada. Para isso, é necessário cortar da equação (4) o N2 e NH3. Na equação (2) existem essas duas espécies.

Então, precisamos começar cortando o NH3 da equação (2) com o da equação (4)

Dividimos a equação (2) por 2. (pois existem 2NH3) e invertemos para conseguirmos cancelar os NH3. (Não esquecendo de inverter e dividir a entalpia):

$NH_{3(g)} \longrightarrow \frac{1}{2} N_{2(g)} + \frac{3}{2} H_{2(g)} \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\Delta H = +47kJ\;\;\;\;(2)$

Finalmente, adicionamos a equação (4) e (2) (Somando os ΔH, também):

$NH_{3(g)} \longrightarrow \frac{1}{2} N_{2(g)} + \frac{3}{2} H_{2(g)} \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\Delta H = +47kJ\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;(2)\\\\+\\\\\frac{1}{2} N_{2(g)} + 2H_{2(g)} +\frac{1}{2} Br_{2(g)} \longrightarrow NH_{3(g)} + HBr_{(g)}\;\;\;\;\;\Delta H = -239 + 151kJ\;\;\;(4)$

Cancelamos o 1/2N2 e NH3:

$2H_{2(g)} +\frac{1}{2} Br_{2(g)} \longrightarrow \frac{3}{2} H_{2(g)} + HBr_{(g)}\;\;\;\;\;\Delta H = -239 + 151+47kJ\;\;\;(5)$

Veja que podemos "cancelar" o H2, subtraindo 2 de 3/2, que resulta em 1/2 (2-1,5 = 0,5). Nesse caso, o lado que possuir mais hidrogênio vai ser onde o hidrogênio ficará com 1/2.

$\frac{1}{2} Br_{2(g)} + \frac{1}{2} H_{2(g)} \longrightarrow HBr_{(g)}\;\;\;\;\;\Delta H = -239 + 151+47kJ\;\;\;(5)$

Chegamos à equação desejada, e seu ΔH é a soma das reações que juntamos:

$\Delta H = -239 + 151 + 47 \\\\\boxed{\Delta H = -41kJ}$

Alternativa B