Quando 200 mL de
1,00 mol/L a
foram misturados com 150 mL de NaOH 1,00
, também a
, num frasco de Dewar com capacidade calorífica desprezível, a temperatura da mistura reagente aumentou para
. Calcule
em kJ para a neutralização de um mol de
por um mol de
. Considere o calor específico da solução igual ao da água,
. R.
Passo 1
Vou listar o que o enunciado dá e o que pede, bem direitinho:
- Volumes e concentrações fornecidas:
-
, . -
, .
-
- Temperaturas:
- temperatura inicial
, - temperatura final
.
- temperatura inicial
- Dados térmicos: calor específico da solução igual ao da água
. - Outras hipóteses do enunciado: capacidade calorífica do frasco desprezível.
- O que é pedido: calcular
(em ) para a neutralização de um mol de por um mol de (ou seja, por mol de reação ).
Observação importante (hipótese usual em calorimetria): assumir densidade da solução igual à da água, isto é
. Sem essa suposição não temos massa da solução para calcular o calor absorvido.
Passo 2
Calcular as quantidades de matéria (moles) reagentes para ver qual é o reagente limitante.
- Fórmula usada:
, onde é o número de mols, é a concentração em e é o volume em litros. - Converter volumes para litros:
-
. -
.
-
- Calcular moles:
- Interpretação: a reação consome
e em proporção . Como , o hidróxido ( ) é o reagente limitante e serão consumidos de e .
Passo 3
Calcular a massa da solução que sofreu aquecimento (para usar
).
- Volumes somados:
. - Assumindo
, a massa é
Passo 4
Calcular a variação de temperatura da solução.
-
(Nota: diferença em graus Celsius e kelvin é numericamente igual para variação térmica.)
Passo 5
Aplicar a equação da calorimetria para achar o calor absorvido pela solução.
- Conceito: quando há reação em calorímetro isolado (frascos com calorímetro desprezível), o calor liberado pela reação (
) é absorvido pela solução ( ), com sinal oposto: - Fórmula do calor da solução:
, onde: -
é a massa da solução ( ), -
é o calor específico ( ), -
é a variação de temperatura ( ).
-
- Substituindo números:
Calcular passo a passo:
- Portanto
. Logo o calor da reação é
(O sinal negativo indica que a reação liberou calor — é exotérmica.)
Passo 6
Converter o valor obtido para a quantidade de calor por mol de reação (por mol de
neutralizado).
- Sabendo que os
correspondem à neutralização de (quantidade de consumida), o calor por mol é - Fazer a divisão:
- Converter para
: - Arredondando com três dígitos significativos (dados iniciais têm 3 dígitos na concentração e 3 na temperatura dada):