Exercícios: Cálculo da variação de entalpia com energias de ligação

Considera a reação $\text{H}_2\ \text{(g)} + \text{Cl}_2\ \text{(g)} \rightarrow 2\ \text{HCl}\ \text{(g)}$ e os valores de energia de ligação da tabela:

Ligação	H–H	Cl–Cl	H–Cl
Energia de ligação (kJ/mol)	436	243	432

1. a) Calcula a energia necessária para quebrar todas as ligações de 1 mol de H₂ e de 1 mol de Cl₂.
2. b) Calcula a energia libertada na formação de 2 mol de HCl a partir dos átomos livres.
3. c) Determina a variação de entalpia da reação e classifica-a como exotérmica ou endotérmica.

A combustão completa do metano é representada por $\text{CH}_4\ \text{(g)} + 2\ \text{O}_2\ \text{(g)} \rightarrow \text{CO}_2\ \text{(g)} + 2\ \text{H}_2\text{O}\ \text{(g)}$. Na molécula de dióxido de carbono, o carbono está ligado a cada oxigénio por uma ligação dupla.

Ligação	C–H	O=O	C=O	O–H
Energia de ligação (kJ/mol)	413	498	799	463

1. a) Indica quantas ligações de cada tipo se quebram e quantas se formam por cada mol de metano queimado.
2. b) Calcula a variação de entalpia da reação usando as energias de ligação.
3. c) Compara o valor obtido com o valor tabelado para esta combustão, $-890\ \text{kJ/mol}$, e apresenta uma razão possível para a diferença.

A síntese do amoníaco, base da produção de adubos azotados, é representada por $\text{N}_2\ \text{(g)} + 3\ \text{H}_2\ \text{(g)} \rightarrow 2\ \text{NH}_3\ \text{(g)}$.

Ligação	N≡N	H–H	N–H
Energia de ligação (kJ/mol)	946	436	391

1. a) Calcula a variação de entalpia da reação tal como está escrita.
2. b) Determina a variação de entalpia por mol de NH₃ produzido.
3. c) A energia da ligação N≡N é quase o triplo da energia da ligação N–H. Explica, a partir deste facto, porque é que o azoto atmosférico é tão pouco reativo e porque é que a indústria usa temperaturas e pressões elevadas nesta síntese.