Química · 11.ª–12.ª classe

Como aplicar a lei de Hess?

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  • 4 exemplos resolvidos
  • 5 exercícios com solução
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Resposta curta

Para aplicar a lei de Hess, parta da equação pretendida e ajuste cada equação dada até que a soma das equações ajustadas dê exatamente a pretendida: inverta (trocando o sinal do ΔH) ou multiplique (multiplicando o ΔH) conforme for preciso. Depois some as equações, cancele o que repete e some os ΔH.

Quando se aplica

Aplica-se quando o enunciado dá várias equações termoquímicas, cada uma com o seu ΔH, e pede o ΔH de outra reação que não foi medida diretamente. O que torna o processo possível é a entalpia ser função de estado: o ΔH depende só dos estados inicial e final.

Pré-requisitos

  • Saber o que é uma equação termoquímica (equação acertada, com estados físicos e ΔH).
  • Saber que inverter troca o sinal do ΔH e que multiplicar a equação multiplica o ΔH.
  • Ter lido o artigo do MeuGuia que explica o que é a lei de Hess.

Método passo a passo

  1. Escreva a equação pretendida e sublinhe todas as substâncias.
  2. Para cada substância da pretendida, procure uma equação dada em que ela apareça sozinha (isto é, que só apareça numa das equações). Essa equação fica fixada primeiro.
  3. Veja o lado em que a substância está. Se na equação dada está do lado oposto ao da pretendida, inverta a equação e troque o sinal do ΔH.
  4. Acerte os coeficientes. Se o coeficiente na equação dada é diferente do da pretendida, multiplique ou divida a equação (e o ΔH) pelo fator necessário.
  5. Some as equações ajustadas.
  6. Cancele as substâncias iguais que aparecem em lados opostos (com o mesmo estado físico).
  7. Confirme que a equação final é igual à pretendida, átomo a átomo.
  8. Some os ΔH ajustados e escreva a resposta com unidades.

Um quadro para organizar

Equação dadaO que fazerΔH ajustado
(1)manter / inverter / × n…
(2)manter / inverter / × n…
SomaΔH total

Fazer esta tabela antes de somar evita quase todos os erros de sinal.

Exemplos resolvidos

Exemplo 1 — Dimerização do dióxido de azoto

Enunciado: Calcule o ΔH de 2 NO2(g) → N2O4(g), sabendo: (1) N2(g) + 2 O2(g) → N2O4(g), ΔH1 = +9 kJ; (2) N2(g) + 2 O2(g) → 2 NO2(g), ΔH2 = +66 kJ.

Resolução:

  1. N2O4 está nos produtos da pretendida e da equação (1): mantém-se (1), ΔH = +9 kJ.
  2. 2 NO2 está nos reagentes da pretendida, mas nos produtos de (2): inverte-se (2), e o ΔH passa a −66 kJ: 2 NO2 → N2 + 2 O2.
  3. Soma: 2 NO2 + N2 + 2 O2 → N2 + 2 O2 + N2O4. Cancelam-se N2 e 2 O2.
  4. ΔH = +9 + (−66) = −57 kJ.

Resposta: ΔH = −57 kJ. Verificação: −57 − 9 = −66, que é o ΔH de (2) invertida.

Exemplo 2 — Multiplicar e inverter

Enunciado: Calcule o ΔH de Fe2O3(s) + 3 CO(g) → 2 Fe(s) + 3 CO2(g), sabendo: (1) 2 Fe(s) + 3/2 O2(g) → Fe2O3(s), ΔH1 = −824 kJ; (2) CO(g) + ½ O2(g) → CO2(g), ΔH2 = −283 kJ.

Resolução:

  1. Fe2O3 está nos reagentes da pretendida, mas nos produtos de (1): inverte-se (1), ΔH = +824 kJ.
  2. 3 CO nos reagentes e 3 CO2 nos produtos: (2) está no sentido certo, mas com coeficiente 1; multiplica-se por 3, ΔH = 3 × (−283) = −849 kJ.
  3. Soma: Fe2O3 + 3 CO + 3/2 O2 → 2 Fe + 3/2 O2 + 3 CO2. Cancela-se 3/2 O2.
  4. ΔH = +824 − 849 = −25 kJ.

Resposta: ΔH = −25 kJ. Verificação: a equação final é exatamente a pretendida (Fe 2, C 3, O 6 dos dois lados).

Exemplo 3 — Oxidação do amoníaco, com coeficientes diferentes

Enunciado: Calcule o ΔH de 4 NH3(g) + 3 O2(g) → 2 N2(g) + 6 H2O(g), sabendo: (1) N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g), ΔH1 = −92 kJ; (2) 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g), ΔH2 = −484 kJ.

Resolução:

  1. NH3 (4) está nos reagentes da pretendida e nos produtos de (1): inverte-se (1) e multiplica-se por 2: 4 NH3 → 2 N2 + 6 H2, ΔH = +2 × 92 = +184 kJ.
  2. H2O (6) está nos produtos, como em (2); multiplica-se (2) por 3: 6 H2 + 3 O2 → 6 H2O, ΔH = 3 × (−484) = −1 452 kJ.
  3. Soma: 4 NH3 + 6 H2 + 3 O2 → 2 N2 + 6 H2 + 6 H2O. Cancelam-se os 6 H2.
  4. ΔH = +184 − 1 452 = −1 268 kJ.

Resposta: ΔH = −1 268 kJ. Verificação: N 4 = 4; H 12 = 12; O 6 = 6.

Exemplo 4 — Nível de exame: formação do metanol a partir de combustões

Enunciado: Calcule o ΔH de C(s) + 2 H2(g) + ½ O2(g) → CH3OH(l), sabendo: (1) C(s) + O2(g) → CO2(g), ΔH1 = −394 kJ; (2) H2(g) + ½ O2(g) → H2O(l), ΔH2 = −286 kJ; (3) CH3OH(l) + 3/2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l), ΔH3 = −726 kJ.

Resolução:

  1. C está nos reagentes da pretendida e só em (1): mantém-se (1), ΔH = −394 kJ.
  2. 2 H2 está nos reagentes da pretendida e só em (2): multiplica-se por 2, ΔH = −572 kJ.
  3. CH3OH está nos produtos da pretendida, mas nos reagentes de (3): inverte-se (3), ΔH = +726 kJ.
  4. Soma: C + O2 + 2 H2 + O2 + CO2 + 2 H2O → CO2 + 2 H2O + CH3OH + 3/2 O2. Cancelam-se CO2 e 2 H2O; de O2 ficam 2 − 3/2 = ½ nos reagentes.
  5. ΔH = −394 − 572 + 726 = −240 kJ.

Resposta: ΔH = −240 kJ. Verificação: −394 − 572 = −966; −966 + 726 = −240; a equação final tem C 1, H 4, O 1 de cada lado.

Erros frequentes

  • Ordem dos passos trocada: começar por equações que contêm substâncias que aparecem em várias equações. Comece pelas substâncias que aparecem só numa.
  • Inverter e não trocar o sinal do ΔH, ou trocar o sinal sem inverter a equação.
  • Multiplicar a equação e não o ΔH, ou multiplicar o ΔH pelo fator errado (use o quociente entre o coeficiente pretendido e o dado).
  • Cancelar espécies com estados físicos diferentes, como H2O(l) com H2O(g).
  • Não confirmar a equação final. Se não for igual à pretendida, algum passo está errado.
  • Somar os ΔH originais em vez dos ΔH já ajustados.

Exercícios propostos

Tente resolver primeiro no caderno; depois confira.

1Exercício 1

Sabendo C(s) + O2(g) → CO2(g), ΔH = −394 kJ e CO(g) + ½ O2(g) → CO2(g), ΔH = −283 kJ, calcule o ΔH de 2 C(s) + O2(g) → 2 CO(g).

Ver dica

Multiplique a primeira por 2 e inverta a segunda, multiplicada por 2.

Ver solução

2 × (1): 2 C + 2 O2 → 2 CO2, ΔH = −788 kJ. Inverter e multiplicar por 2 a (2): 2 CO2 → 2 CO + O2, ΔH = +566 kJ. Soma: 2 C + O2 → 2 CO. ΔH = −788 + 566 = −222 kJ.

2Exercício 2

Calcule o ΔH de C(s) + 2 H2(g) → CH4(g), sabendo: (1) C + O2 → CO2, −394 kJ; (2) H2 + ½ O2 → H2O(l), −286 kJ; (3) CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O(l), −890 kJ.

Ver dica

Mantenha (1), multiplique (2) por 2 e inverta (3).

Ver solução

(1): −394 kJ. 2 × (2): 2 H2 + O2 → 2 H2O, −572 kJ. (3) invertida: CO2 + 2 H2O → CH4 + 2 O2, +890 kJ. Soma: C + 2 H2 → CH4. ΔH = −394 − 572 + 890 = −76 kJ.

3Exercício 3

Calcule o ΔH de C2H2(g) + 2 H2(g) → C2H6(g), sabendo: (1) C2H2 + 5/2 O2 → 2 CO2 + H2O(l), −1 300 kJ; (2) H2 + ½ O2 → H2O(l), −286 kJ; (3) C2H6 + 7/2 O2 → 2 CO2 + 3 H2O(l), −1 560 kJ.

Ver solução

Mantém-se (1): −1 300 kJ. 2 × (2): 2 H2 + O2 → 2 H2O, −572 kJ. Inverte-se (3): 2 CO2 + 3 H2O → C2H6 + 7/2 O2, +1 560 kJ. Soma: cancelam-se 2 CO2, 3 H2O (1 + 2) e 7/2 O2 (5/2 + 1). ΔH = −1 300 − 572 + 1 560 = −312 kJ.

4Exercício 4

Sabendo 2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g), ΔH = −114 kJ, calcule o ΔH de NO(g) + ½ O2(g) → NO2(g).

Ver solução

A equação pretendida tem metade dos coeficientes, logo o ΔH também: −114 ÷ 2 = −57 kJ.

5Exercício 5

Um aluno quer o ΔH de CO2(g) → CO(g) + ½ O2(g), sabendo CO(g) + ½ O2(g) → CO2(g), ΔH = −283 kJ. Respondeu «ΔH = −283 kJ, porque é a mesma equação». Corrija.

Ver solução

A equação pretendida é a inversa da dada. Ao inverter, troca-se o sinal: ΔH = +283 kJ. A reação passa a ser endotérmica: custa 283 kJ para decompor 1 mol de CO2 em CO e O2.

Perguntas frequentes

Quando se usa este método?

Quando o ΔH da reação pedida não é dado, mas há outras equações com ΔH conhecido que, combinadas, dão a pedida. É típico em exames, com 2 a 3 equações dadas.

Existe um método mais rápido?

Sim: o quadro de ajustes. Escreva por baixo de cada equação dada a operação (manter, inverter, × n) e o novo ΔH, antes de somar. Outra via é o cálculo por entalpias de formação, quando estas são dadas, mas o enunciado indica sempre qual é o caminho esperado.

Como sei qual equação inverter?

Olhe para uma substância que só aparece numa equação dada. Se ela está do lado oposto ao que tem na equação pretendida, inverte-se essa equação; se está do mesmo lado, mantém-se.

Que erros são mais comuns?

Esquecer de trocar o sinal ao inverter, multiplicar a equação sem multiplicar o ΔH e cancelar espécies em estados físicos diferentes. Veja a secção «Erros frequentes».

Resumo

  • Comece pelas substâncias que aparecem numa só equação dada.
  • Inverter troca o sinal do ΔH; multiplicar a equação multiplica o ΔH pelo mesmo fator.
  • Some as equações ajustadas, cancele o que repete e some os ΔH ajustados.
  • Confirme que a equação final coincide com a pretendida.
  • Use um quadro de ajustes para evitar erros de sinal.

Onde aprofundar

  • O manual de Química da sua classe e o programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola), confirmando a edição em vigor.
  • O artigo do MeuGuia sobre o que é a lei de Hess, para a teoria que está por trás do método.
  • O manual aberto OpenStax Chemistry (em inglês), capítulo sobre termoquímica.

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