Questão 18 Unicamp 2023 - 1ª fase - Elite Colégio e Pré-Vestibular

Questão 18

Lei de Hess Equação Termoquímica

A caiação ou pintura com cal hidratada $(C a {(O H)}_{2})$ é uma das formas mais antigas para o revestimento da fachada de edifícios. A cal virgem $C a O$ – produzida a partir do aquecimento do calcário $(C a C O_{3})$ –, ao ser colocada em água, forma a cal hidratada que, uma vez aplicada à parede e em contato com o $C O_{2}$ do ar atmosférico, vai se transformando em seu precursor, o carbonato de cálcio. Dessa forma, o carbonato de cálcio fica aderido à parede, protegendo-a, conservando-a e embelezando-a. Considere as equações a seguir:

i) $C a C O_{3} \to C a O + C O_{2;} ∆ H = 178 k J / m o l$

ii) $C a O + H_{2} O \to C a {(O H)}_{2}; ∆ H = - 109 k J / m o l$

iii) $C a {(O H)}_{2} + C O_{2} \to C a C O_{3} + H_{2} O; ∆ H = ?$

Levando em conta apenas as equações do processo de transformação e produção do carbonato de cálcio (equações i a iii), pode-se afirmar que o processo

a)	pode ser considerado carbono neutro e que a última equação representa uma reação que levaria ao aquecimento da parede onde a cal foi aplicada.
b)	pode ser considerado carbono neutro e que a última equação representa uma reação que levaria ao resfriamento da parede onde a cal foi aplicada.
c)	não pode ser considerado carbono neutro e que a última equação representa uma reação que levaria ao aquecimento da parede onde a cal foi aplicada.
d)	pode ser considerado carbono neutro e que a última equação representa uma reação que levaria ao resfriamento da parede onde a cal foi aplicada.

Resolução

A formação da carbonato de cálcio na parede ocorre a partir da equação iii apresentada no enunciado:

$C a {(O H)}_{2} + C O_{2} \to C a C O_{3} ∆ H_{i i i} = ?$

Para calcular a variação de entalpia desse processo ( $∆ H_{i i i}$ ) podemos usar como referência as equações i e ii aplicando a Lei de Hess, a qual diz que a variação de entalpia de qualquer processo é um função de estado, logo, depende apenas dos estados inicial e final independente das trasformações realizadas, desde que as reações globais sejam iguais. Sendo assim, podemos obter a equação iii da seguinte forma:

$E q u a ç ã o i i n v e r t i d a) C a O + C O_{2} \to C a C O_{3} ∆ H = - 178 k J / m o l E q u a ç ã o i i i n v e r t i d a) C a {(O H)}_{2} \to C a O + H_{2} O ∆ H = + 109 k J / m o l__________________________________________________________E q u a ç ã o g l o b a l C a {(O H)}_{2} + C O_{2} \to C a C O_{3} + H_{2} O ∆ H_{i i i} = (- 178 + 109) k J / m o l$

Portanto, $∆ H_{i i i} = - 69 k J / m o l$ o que indica que o processo libera energia para o ambiente (exotérmico, $∆ H < 0$ ) levando ao aquecimento da parede.

Considerando apenas as equações apresentadas, podemos afirmar que o processo pode ser considerado carbono neutro, pois a mesma quantidade de carbono emitida na produção da cal virgem (equação i), pela formação de CO₂, é absorvida no processo de cura da cal hidratada, ou seja, na carbonatação da base (equação iii) ao absorver o CO₂.

$E q u a ç ã o i (p r o d u ç ã o) : C a C O_{3} \to C a O + \underset{e m i t i d o}{\underset{⏟}{C O_{2}}} E q u a ç ã o i i i (c a r b o n a t a ç ã o) : C a {(O H)}_{2} + \underset{a b s o r v i d o}{\underset{⏟}{C O_{2}}} \to C a C O_{3} + H_{2} O$

Portanto, o processo é carbono neutro e leva ao aquecimento da parede.