O calor padrão de combustão do butano gasoso, \mathrm{C}_{4} \mathrm{H}_{10}, a 25^{\circ} \mathrm{C} é -2,880 \times 10^{3} \mathrm{~kJ} \mathrm{mol}^{-1} quando os produtos são \mathrm{CO}_{2}(g) e \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(l). Calcule o valor de \Delta H^{\circ} combustão se os produtos são \mathrm{CO}_{2}(g) e \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(g)

Passo 1

O enunciado nos dá a entalpia padrão de combustão do butano gasoso, isto é a reação
\mathrm{C_4H_{10}}(g) + \tfrac{13}{2}\,\mathrm{O_2}(g) \longrightarrow 4\,\mathrm{CO_2}(g) + 5\,\mathrm{H_2O}(l)
com \Delta H^\circ = -2,880\times10^3,kJ,mol ^{-1}. Queremos a entalpia de combustão quando o produto é \mathrm{H_2O}(g) em vez de \mathrm{H_2O}(l). Para isso vamos usar a Lei de Hess e a entalpia de vaporização da água.

Passo 2

Para passar de \mathrm{H_2O}(l) para \mathrm{H_2O}(g) temos a reação padrão
\mathrm{H_2O}(l)\longrightarrow\mathrm{H_2O}(g)
cuja entalpia é a entalpia de vaporização da água à 25\circC, \Delta_{\mathrm{vap}}H^\circ. Pelo dado tabelado,
\Delta_{\mathrm{vap}}H^\circ(\mathrm{H_2O})=+44{,}0\;\mathrm{kJ\,mol^{-1}}.

Passo 3

Na combustão original produzimos 5 mol de \mathrm{H_2O}(l). Para obter água gasosa precisamos adicionar cinco vezes a entalpia de vaporização:
\Delta H^\circ_{\text{comb (produtos gasosos)}} =\Delta H^\circ_{\text{orig}} +5\,\Delta_{\mathrm{vap}}H^\circ.

Passo 4

Substituindo os valores:
\Delta H^\circ = -2\,880\;\mathrm{kJ\,mol^{-1}} +5\times(+44{,}0\;\mathrm{kJ\,mol^{-1}}) = -2\,880 + 220 = -2\,660\;\mathrm{kJ\,mol^{-1}}.

Resposta

\displaystyle -2{,}66\times10^3\;\mathrm{kJ\,mol^{-1}}

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