Exercícios: Variação de entalpia e diagramas energéticos

A figura representa o diagrama energético de uma reação química completa.

1. a) Classifica a reação como exotérmica ou endotérmica, justificando com a comparação entre a energia dos reagentes e a dos produtos.
2. b) Indica o sinal da variação de entalpia, $\Delta H$, desta reação.
3. c) Explica o que representa a seta assinalada com «?» no diagrama.

O diagrama da figura refere-se à decomposição de um mol de um composto, estando indicadas as energias associadas aos reagentes e aos produtos da reação.

1. a) Determina o valor da variação de entalpia da reação, usando $\Delta H = E_{\text{produtos}} - E_{\text{reagentes}}$.
2. b) Classifica a reação como exotérmica ou endotérmica.
3. c) Indica se a temperatura do meio envolvente sobe ou desce enquanto a reação ocorre. Justifica.

A tabela reúne três reações e os respetivos valores de variação de entalpia, por mol de reação tal como está escrita:

Reação	$\Delta H$ (kJ)
combustão do metano: CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O	−890
decomposição do carbonato de cálcio: CaCO₃ → CaO + CO₂	+178
formação de água líquida: H₂ + ½ O₂ → H₂O	−286

1. a) Classifica cada reação como exotérmica ou endotérmica a partir do sinal de $\Delta H$.
2. b) Ordena as três reações por ordem decrescente de energia libertada por mol.
3. c) No caderno, esboça o diagrama energético da reação endotérmica da tabela, indicando os níveis de energia dos reagentes e dos produtos e a seta de $\Delta H$.

Numa fábrica de cimento em Portugal, o calcário é decomposto em fornos a cerca de 900 °C:

$\text{CaCO}_3\ \text{(s)} \rightarrow \text{CaO}\ \text{(s)} + \text{CO}_2\ \text{(g)} \qquad \Delta H = +178\ \text{kJ/mol}$

O calor necessário ao processo é fornecido pela combustão de gás natural no próprio forno.

1. a) Interpreta o sinal de $\Delta H$ desta decomposição e classifica a reação.
2. b) Explica por que razão o forno tem de ser aquecido continuamente enquanto a reação ocorre, ao contrário de uma combustão, que se autoalimenta depois de iniciada.
3. c) Calcula a energia mínima necessária para decompor $1,0\ \text{t}$ de carbonato de cálcio puro, sabendo que $M(\text{CaCO}_3) = 100,1\ \text{g/mol}$. Apresenta o resultado em $\text{kJ}$ e em notação científica.