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:
\[3\, C_{2} H_{2}\, (g) \longrightarrow C_{6} H_{6}\, (l)\]
A energia envolvida nesse processo pode ser calculada indiretamente pela variação de entalpia das reações de combustão das substâncias participantes, nas mesmas condições experimentais:
\[I.\,\,\, C_{2} H_{2}\, (g) + \frac{5}{2} O_{2}\, (g) \longrightarrow 2\, CO_{2}\, (g) + H_{2}O\, (l)\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \Delta H_{c} ^{\circ} = -310\, kcal/mol\]
\[II.\,\,\, C_{6} H_{6}\, (l) + \frac{15}{2} O_{2}\, (g) \longrightarrow 6\, CO_{2}\, (g) + 3\, H_{2}O\, (l)\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \Delta H_{c} ^{\circ} = -780\, kcal/mol\]
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.
Confira nossa lista de Exercícios Resolvidos de Entalpia
Solução:
A Lei de Hess diz que podemos utilizar duas etapas de reações com a entalpia conhecia para calcular a entalpia de outra reação. Tudo que precisamos fazer é somar as duas etapas do enunciado de modo que obtenhamos a equação de obtenção do benzeno. Para isso, precisamos multiplicar a equação I por 3 e a equação II por -1. Lembrando que a Lei de Hess diz que tudo que for feito com a equação, deve ser feito com a entalpia. Teremos então
\[3\, C_{2} H_{2}\, (g) + \frac{15}{2} O_{2}\, (g) \longrightarrow 6\, CO_{2}\, (g) + 3\, H_{2} O\, (l)\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \Delta H_{c1} ^{\circ} = -930\, kcal/mol\]
\[6\, CO_{2}\, (g) + 3\, H_{2} O\, (l) \longrightarrow C_{6} H_{6}\, (l) + \frac{15}{2} O_{2}\, (g)\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \Delta H_{c2} ^{\circ} = 780\, kcal/mol\]
Somando-se as duas equações, podemos cancelar o que é igual dos dois lados e somamos também as entalpias:
\[3\, C_{2} H_{2}\, (g) \longrightarrow C_{6} H_{6}\, (l)\]
\[\Delta H_{c} ^{\circ} = \Delta H_{c1} ^{\circ} + \Delta H_{c2} ^{\circ} \longrightarrow \Delta H_{c} ^{\circ} = -930 + 780 \longrightarrow\Delta H_{c} ^{\circ} = -150\, kcal/mol\]
Resposta: letra B.
