O benzeno, um importante solvente para a indústria química, é obtido industrialmente pela destilação do
petróleo. Contudo, também pode ser sintetizado pela trimerização do acetileno catalisada por ferro metálico sob altas temperaturas, conforme a equação química:
3 C2H2(g) → C6H6(l)
A energia envolvida nesse processo pode ser calculada indiretamente pela variação de entalpia das reações de
combustão das substâncias participantes, nas mesmas condições experimentais:
A variação de entalpia do processo de trimerização, em kcal, para a formação de um mol de benzeno é mais próxima de
A) −1 090.
B) −150.
C) −50.
D) +157.
E) +470
📚 Matérias Necessárias para a Solução da Questão
Termoquímica – Lei de Hess
🎯 Nível da Questão: Médio.
✅ Gabarito: Alternativa B.
📖 Resolução Passo a Passo
🔎 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
A questão pede a variação de entalpia da trimerização do etino (C₂H₂) para formar benzeno (C₆H₆).
A equação global do processo é:
3 C2H2(g)→C6H6(l)
Para resolver, temos duas equações de combustão:
Combustão do etino:
C2H2(g)+5/2O2(g)→2CO2(g)+H2O(l) ΔHc∘=−310kcal/mol
Combustão do benzeno:
C6H6(l)+15/2O2(g)→6CO2(g)+3H2O(l) ΔHc∘=−780kcal/mol
📌 Objetivo: Encontrar a variação de entalpia da trimerização usando a Lei de Hess.
📚 Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
🔥 O que é a Lei de Hess?
A Lei de Hess afirma que a variação de entalpia de uma reação depende apenas dos estados inicial e final, não do caminho percorrido. Isso permite somar equações intermediárias para encontrar a entalpia da reação desejada.
🧮 Como Manipular as Equações?
1️⃣ Precisamos de 3 mols de etino nos reagentes → Multiplicamos a equação I por 3.
2️⃣ O benzeno deve ser produto, mas na equação II ele está como reagente → Invertamos a equação II e mudamos o sinal do ΔH.
🎯 Dicas para Acertar Questões da Lei de Hess
✅ 1. Sempre alinhe a equação desejada com as equações fornecidas.
Se precisar inverter uma equação, mude o sinal do ΔH.
✅ 2. Cancele termos que aparecem em ambos os lados.
Se algo aparece nos reagentes e nos produtos, ele some da equação final.
✅ 3. Multiplique corretamente os coeficientes.
Se precisar multiplicar uma equação, multiplique o ΔH pelo mesmo número.
✅ 4. Preste atenção nos sinais!
Se uma reação for exotérmica (ΔH<0), ela libera calor.
Se for endotérmica (ΔH>0), ela absorve calor.
📖 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
O enunciado nos fornece reações de combustão e seus valores de entalpia. Como a equação global não envolve oxigênio nem dióxido de carbono, precisamos manipulá-las para cancelar os termos indesejados e obter a equação desejada.
📌 Resumindo:
- Precisamos multiplicar a equação do etino por 3.
- Precisamos inverter a equação do benzeno.
- Somamos as equações para obter o ΔH da trimerização.
✏️ Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
1️⃣ Multiplicando a equação I por 3:
3C2H2(g)+15/2 O2(g)→6CO2(g)+3H2O(l) ΔH=3×(−310)=−930kcal
2️⃣ Invertendo a equação II (multiplicamos ΔH por -1):
6CO2(g)+3H2O(l)→C6H6(l)+15/2 O2(g) ΔH=+780kcal
3️⃣ Somando as equações:
3C2H2(g)+15/2 O2(g)+6CO2(g)+3H2O(l)
→6CO2(g)+3H2O(l)+C6H6(l)
Os produtos CO2 e H2O cancelam com os reagentes, sobrando:
3C2H2(g)→C6H6(l)
A variação de entalpia será:
ΔH=(−930)+780=−150kcal
✅ Passo 5: Análise das Alternativas e Resolução
Alternativa A (-1.090 kcal) ❌ Errada
Esse valor é muito maior que o real. O erro pode estar em multiplicar o ΔH de combustão do benzeno por 3, sem inverter a equação corretamente.
Alternativa B (-150 kcal) ✅ Correta
Conforme o cálculo correto com a Lei de Hess.
Alternativa C (-50 kcal) ❌ Errada
Muito próximo de zero. Isso ocorreria se tivéssemos esquecido de multiplicar o ΔH da combustão do etino por 3.
Alternativa D (+157 kcal) ❌ Errada
O sinal errado indica erro na inversão da equação da combustão do benzeno.
Alternativa E (+470 kcal) ❌ Errada
Esse valor poderia surgir de uma soma errada dos ΔH sem multiplicar corretamente os coeficientes estequiométricos.
🏆 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
📌 Resumo da Resolução:
- Aplicamos a Lei de Hess para encontrar a entalpia da reação desejada.
- Multiplicamos a combustão do etino por 3 e invertamos a do benzeno.
- Somamos as equações e encontramos ΔH=−150Delta H = -150ΔH=−150 kcal.
