O ácido nitrico neutraliza o hidróxido de potássio. Para determinar o calor de reaçâo, um estudante colocou 55.0 mL de
un calorimetro didático e observou que a temperatura era
. Em seguida, ele adicionou
de
, também a
. A mistura foi agitada rapidamente com um termometro e sua temperatura atingiu o valor de
. Escreva a equaçāo balanceada para a reação. Calcule o calor da reação em joules. Admita que
as capacidades caloríficas de todas as soluçōes são iguais a
e que as massas especificas valem
. Calcule o calor de reação por mol de ácido (em unidades de
).
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre a neutralização entre ácido nítrico (
) e hidróxido de potássio (
). A gente vai precisar entender sobre reações de neutralização, concentração molar, capacidade calorífica e cálculos de quantidade de calor envolvida. Nosso objetivo é balancear a equação química da reação e calcular o calor da reação em joules e por mol de ácido.
Passo 2
Primeiro, vamos balancear a equação química da reação entre
e
. Reações de neutralização geralmente formam água e um sal. Aqui, o sal formado é o nitrato de potássio (
).
A equação não balanceada fica assim:
Vamos conferir se está balanceada:
- H: 1 na
+ 1 na = 2 à esquerda; 2 na = 2 à direita. - N: 1 na
= 1 à direita. - O: 3 na
+ 1 na + 1 na = 5 à esquerda; 3 no + 1 na = 4 à direita.
Ops, não está balanceada! Vamos ajustar os coeficientes:
Multiplicando
e
por 2:
Agora está balanceada:
- H: 4 à esquerda e 4 à direita.
- N: 2 à esquerda e 2 à direita.
- O: 6 + 2 = 8 à esquerda; 6 + 2 = 8 à direita.
- K: 2 à esquerda e 2 à direita.
Passo 3
Agora, vamos calcular o calor da reação. Primeiro, precisamos encontrar a quantidade de calor absorvida pela solução usando a fórmula:
Onde:
-
é o calor em joules, -
é a massa da solução, -
é a capacidade calorífica (já nos foi dado: ), -
é a variação de temperatura.
Passo 4
Vamos calcular a massa da solução. Sabemos que a densidade é
. Como o volume total é
de
+
de
, temos:
Passo 5
Agora, vamos calcular a variação de temperatura:
Passo 6
Substituindo na fórmula do calor:
Arredondando para três algarismos significativos:
Passo 7
Agora, vamos calcular o calor por mol de ácido. Primeiro, determinamos a quantidade de mols de
utilizada. A concentração é
e o volume é
:
Agora, o calor por mol:
Convertendo para
:
Resposta
A equação balanceada é:
O calor da reação é aproximadamente
e o calor de reação por mol de ácido é
.