Exercícios Resolvidos de Estequiometria dos Gases

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Enunciado

Considere a combustão completa de 1 mol de C6H6(l), a 25°C, levando a formação de todos os produtos na fase gasosa.

  1. Calcule o trabalho de expansão realizado contra a atmosfera
  2. Calcule a entalpia padrão da reação
  3. Calcule a variação da energia interna padrão do sistema

Passo 1

Fala aí, galera!!! Vamos de cara lembrar o que é o trabalho de expansão?

W = - P e x t Δ V  

E mais do que isso, a gente precisa de imediato lembrar o que é uma combustão completa! E se você se lembra bem, uma combustão completa é aquela em que a gente vai ter como produto CO2 e H2O.

C 6 H 6 + 15 2 O 2 → 6 C O 2 + 3 H 2 O

Um trabalho de expansão é necessariamente irreversível e será realizado pelos gases que resultam da combustão, que tem uma variação na quantidade de mols: 6 + 3 - 15 2 = 1,5   m o l

Isso tudo acontecendo a 25°C, ou seja, 298 K.

Passo 2

(a) Vamos agora para as contas!!

Bem, como você pode ver tá todo mundo na fase gasosa e o enunciado não nos disse nada sobre o volume, mas, podemos tratar esse gás como um gás ideal e dizer que:

P V = n R T

P Δ V = Δ n R T

Portanto, substituindo a gente vai ter:

W = - Δ n R T = - 1,5 × 8,314 × 298 = - 3,7   k J

Passo 3

Passo 4

(b) Por sua vez, a entalpia da reação de combustão padrão do benzeno (C6H6) pode ser calculada tranquilamente pelas entalpias de formação Δ H f 0

Δ H c o m b u s t ã o 0 = 3 Δ H f 0 H 2 O , g á s + 6   Δ H f 0 C O 2 , g á s - Δ H f 0 C 6 H 6 ,   l í q - 15 2 Δ H f 0 O 2 ,   g á s

Δ H c o m b 0 = 3 × - 241,82 + 6 × - 393,51 - 49 + 0 = - 3135,5   k J

Passo 5

(c) E agora a gente pode calcular a variação de energia interna!!! Mas existem duas fórmulas que podemos pensar aqui:

Δ U = Q - W

Δ H = Δ U + P Δ V

Bem, vamos usar a segunda, porque nada foi dado pra gente sobre a quantidade de calor Q do sistema.

Δ U = Δ H c o m b - P Δ V = Δ H c o m b - Δ n R T = - 3139,2   k J

Onde

Δ n = 1,5   m o l

R = 8,3145   J . K - 1 m o l - 1

T = 298   K

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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