Os calores específicos de combustão completa, para cada espécie acima, a
e 1 atm , são
(metano),
(n-octano) e
(etanol). Balanceie as equações e encontre as entalpias de combustão para um mol de cada espécie acima. Considere massas molares: C=12 g/mol, H=1 g/mol, O=16 g/mol.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas claras para cada espécie (metano, n-octano e etanol):
- Balancear a equação de combustão completa.
- Encontrar a entalpia de combustão para um mol da espécie, usando os calores específicos fornecidos.
Dados fornecidos (peguei estes dados do enunciado):
- Calores específicos de combustão (a
e ): - Metano:
. - n-octano:
. - Etanol:
.
- Metano:
- Massas atômicas (para calcular massas molares):
, , .
O que será entregue no final:
- As equações de combustão balanceadas.
- As entalpias de combustão por mol (em
), lembrando que combustão é exotérmica (entalpia negativa).
Passo 2
Vamos calcular as massas molares de cada espécie (detalhando cada termo para você poder refazer na prova):
-
Metano, fórmula
: -
n-Octano, fórmula
: -
Etanol, fórmula
(ou ):
Passo 3
Agora escrevemos e balanceamos as equações de combustão completa (combustão em excesso de oxigénio produz
e
).
-
Metano
:
Contagem de átomos: C:1, H:4. Com produtose , precisa-se de 1 e 2 . Oxigénio: RHS tem O em e O em , total átomos de O = moléculas de . Logo: -
n-Octano
:
Contagem: C:8, H:18. Produtos:e (já que ). Oxigénio no RHS: átomos em e em , total átomos de O = . Usar coeficiente fracionário é normal; se preferir inteiros multiplica-se a equação por . Com fração: -
Etanol
:
Contagem: C:2, H:6, O:1 (já na molécula). Produtos:(para 2 C) e (para 6 H). Oxigénio: RHS tem O em e O em , total átomos de O. LHS já tem 1 O na etanol, então falta átomos = . Logo:
Passo 4
Explicando como transformar os calores específicos (kJ por grama) em entalpia por mol (kJ por mol):
- O calor de combustão dado é por unidade de massa: por exemplo
para o metano significa que cada grama de metano libera quando queimado completamente. - Para obter a entalpia por mol usamos a massa molar
(g/mol) e multiplicamos: onde o sinal negativo indica que a reação é exotérmica (energia liberada pelo sistema). Aqui: - Atenção à unidade:
.
Passo 5
Cálculo para o metano
:
- Dados:
e . - Multiplicando:
- Fazendo a conta:
logo
Passo 6
Cálculo para o n-octano
:
- Dados:
e . - Multiplicando:
- Fazendo a conta (passo a passo):
Portanto
Passo 7
Cálculo para o etanol
:
- Dados:
e . - Multiplicando:
- Fazendo a conta:
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