Um botijão de gás de cozinha, contendo butano, foi utilizado em um fogão durante um certo tempo, apresentando uma diminuição de massa de 1,0 \mathrm{~kg}. Sabendo-se que:
\mathrm{C}_{4} \mathrm{H}_{10(\mathrm{~g})}+6,5 \mathrm{O}_{2(\mathrm{~g})} \rightarrow 4 \mathrm{CO}_{2(\mathrm{~g})}+5 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{~g}) \quad \Delta \mathrm{H}=-2900 \mathrm{~kJ} / \mathrm{mol}
Qual a quantidade de calor que foi produzida no fogão devido à combustão do butano ( MM butano =58 \mathrm{~g} / \mathrm{mol} )?

Passo 1

O enunciado trata da combustão do butano num fogão, que consumiu 1,0\:\mathrm{kg} de butano segundo a reação
\mathrm{C}_{4}\mathrm{H}_{10(\mathrm{g})} + 6{,}5\,\mathrm{O}_{2(\mathrm{g})} \longrightarrow 4\,\mathrm{CO}_{2(\mathrm{g})} + 5\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(\mathrm{g})} \quad \Delta H = -2900\:\mathrm{kJ/mol}.
O conteúdo é estequiometria associada à calorimetria (entalpia de reação). Vamos calcular quantos mols de butano foram queimados e, em seguida, a quantidade de calor liberada.

Passo 2

Determinar o número de mols de butano consumidos a partir da massa e da massa molar. A massa consumida é
m = 1{,}0\:\mathrm{kg} = 1000\:\mathrm{g},
e a massa molar do butano é
M = 58\:\mathrm{g/mol}.
Logo, o número de mols é
n = \frac{m}{M} = \frac{1000\:\mathrm{g}}{58\:\mathrm{g/mol}} \approx 17{,}24\:\mathrm{mol}.

Passo 3

Calcular a energia liberada usando a entalpia de combustão por mol. A entalpia dada é \Delta H = -2900\:\mathrm{kJ/mol} (sinal negativo indica reação exotérmica). A energia total liberada é
Q = n \,\Delta H = 17{,}24\:\mathrm{mol}\times (-2900\:\mathrm{kJ/mol}) \approx -50000\:\mathrm{kJ}.
O valor negativo indica que 50000\:\mathrm{kJ} de calor foram liberados.

Resposta

A combustão de 1,0\:\mathrm{kg} de butano libera aproximadamente 5,0\times 10^{4}\:\mathrm{kJ} de calor.

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