Questão 131 – ENEM PPL 2019

O gás hidrogênio é considerado um ótimo combustível — o único produto da combustão desse gás é o vapor de água, como mostrado na equação química.

Um cilindro contém 1 kg de hidrogênio e todo esse gás foi queimado. Nessa reação, são rompidas e formadas ligações químicas que envolvem as energias listadas no quadro.

Qual é a variação da entalpia, em quilojoule, da reação de combustão do hidrogênio contido no cilindro?

A) −242 000

B) −121 000

C) −2 500

D) +110 500

E) +234 000

Solução

A variação da entalpia de uma reação pode ser calculada a partir das energias de ligação. Para isso, devemos considerar todas as ligações existentes entre os átomos e também a relação estequiométrica:

REAGENTES:

As ligações estão sendo rompidas. Portando, o somatório da energia envolvida será positivo, já que o processo é endotérmico.

Pelo balanceamento, temos 2 mol de H₂ e cada molécula de H₂ realiza uma ligação H – H. Logo: 2 mol x 437 kJ/mol = 874 kJ

Pelo balanceamento, temos 1 mol de O₂ e cada molécula de O₂ realiza uma ligação O = O. Sendo assim, temos: 1 mol x 494 kJ/mol = 494 kJ

Somando as energias das ligações dos reagentes: 1368 kJ

PRODUTOS:

As ligações estão sendo formadas. Portando, o somatório da energia envolvida será considerado negativo, já que o processo é exotérmico.

Pelo balanceamento, temos 2 mol de H₂O e cada molécula de H₂O realiza duas ligações O – H. Logo: 2 mol x 2 x 463 kJ/mol = 1852 kJ, que deve ser considerado – 1852 kJ.

A variação da entalpia é dada pelo somatório dos valores encontrados para reagentes e produtos:

Isso significa que para a reação em questão, o ΔH de combustão é de – 484 kJ.

Por fim, para calcularmos a variação da entalpia de combustão do gás hidrogênio contido no cilindro (1 kg de H₂), precisamos estabelecer uma simples relação por regra de três.

2 mol de H₂ (4 g), liberam 484 kJ de energia, 1 kg (1000 g) irá liberar:

Alternativa B