O calor de combustão do acetileno (C2 H2) com oxigênio do ar é 310 kcal / mol. A vaporização da água líquida consome 10 kcal / mol. Quantos gramas de acetileno devem ser queimados para produzir calor suficiente para evaporar 360 g de água líquida?

Passo 1

Resumo do enunciado: a gente tem o calor de combustão do acetileno (C₂H₂) igual a 310 kcal/mol e o calor de vaporização da água igual a 10 kcal/mol. Queremos saber quantos gramas de C₂H₂ precisamos queimar para fornecer calor suficiente para evaporar 360 g de água.
Conteúdo da matéria: termoquímica (calor de reação e calor de vaporização) e estequiometria (conversão massa ↔ mol). Vamos precisar:
  • Calcular quantos mols de H₂O existem em 360 g;
  • Calcular o calor total necessário para evaporar essa água;
  • Relacionar esse calor com o calor liberado por mol de C₂H₂;
  • Converter mols de C₂H₂ em gramas.

Passo 2

Vamos achar primeiro quantos mols de água são 360 g. A massa molar da água é
MH2O = 2cdot1 + 16 = 18;g/mol
Então
nH2O = 360;g18;g/mol = 20;mol
Aqui usamos a ideia básica de estequiometria: massa dividida pela massa molar dá mols.

Passo 3

Cada mol de água precisa de 10 kcal para vaporizar. Logo, o calor total necessário é
Qvap,total = nH2OtimesDe
Isso é um processo endotérmico (precisa de calor).

Passo 4

A combustão de 1 mol de C₂H₂ libera 310 kcal. Para obter 200 kcal, precisamos de
nC2H2 = Qvap,totalDe
Aqui usamos a regra de três entre calor necessário e calor gerado por mol.

Passo 5

Por fim, convertemos esses mols de C₂H₂ em massa. A massa molar do acetileno é
MC2H2 = 2cdot12 + 2cdot1 = 26;g/mol
Então
mC2H2 = nC2H2times MC2H2 = 0,645;moltimes26;g/mol approx16,8;g

Resposta

Para evaporar 360 g de água, é preciso queimar aproximadamente 16,8 g de acetileno.

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