7.40 Queimando-se completamente
de álcool etílico líquido,
, a
numa bomba calorimétrica, o calor liberado é igual a
.
a) Calcule o
molar da combustão do álcool etílico a
.
b) Se o
do
e do
são iguais a
, respectivamente, calcule o
do álcool etílico.
a) Calcule o
b) Se o
Passo 1
O enunciado dá e pede o seguinte:
- Dados fornecidos:
- massa de álcool etílico queimado:
. - calor liberado na bomba calorimétrica:
. - entalpias-padrão de formação:
e .
- massa de álcool etílico queimado:
- O que se pede:
(a) calcular omolar da combustão do a (ou seja, o valor por mol de álcool).
(b) usando o valor de (a) e as entalpias de formação dadas, calculardo (líquido).
Passo 2
Primeiro é preciso transformar a massa queimada em número de mols. Para isso calculamos a massa molar do álcool etílico
.
- Usando massas atômicas aproximadas:
, , . - A massa molar
é
Explicação curta: a molécula tem 2 átomos de carbono, 6 de hidrogênio (5 do grupo
mais 1 do
) e 1 de oxigênio; somando as massas atômicas obtemos a massa por mol.
Passo 3
Calcular o número de mols de álcool queimados:
Comentário prático: dividir a massa dada pela massa molar dá quantos mols foram queimados na experiência.
Passo 4
Agora obtém-se a entalpia de combustão molar a partir do calor liberado na bomba. O experimento mediu
liberados ao queimar
. Portanto o calor liberado por mol é
Sinal: a combustão é exotérmica (calor foi liberado), logo a variação de entalpia padrão da reação tem sinal negativo. Assim
Explicação do sinal: por convenção
da reação é negativo se o sistema libera calor; o calor medido na bomba é o valor absoluto liberado.
Passo 5
Para calcular
do etanol usamos a relação entre entalpias de formação e entalpia de reação.
A reação de combustão completa (estequiometria) do etanol é:
A entalpia padrão da reação em termos das entalpias de formação é
Como
, isso fica para um mol de etanol:
Rearranjando para
:
Passo 6
Substituímos os valores conhecidos (tanto as entalpias de formação dadas quanto
obtido no Passo 4).
Calcule primeiro a soma das entalpias dos produtos:
Agora aplique a fórmula:
Interpretação: o valor negativo indica que a formação do etanol líquido a partir dos elementos padrão libera energia (é exotérmica), segundo os dados experimentais usados.
Passo 7
Arredondamentos e consistência de algarismos significativos:
- O número de algarismos significativos nos dados originais justifica apresentar os resultados com pelo menos 4 dígitos relevantes; aqui os valores finais foram apresentados com uma casa decimal.
Resposta
(a)
(b)