Considerando a reação a seguir de formação da água e sua entalpia de formação, determine:
H2(g)+1 / 2 O2(g longrightarrow H2 O(g) De<a Hf=-572 kJ
a) O calor liberado na queima de 35 g de hidrogênio;
b) A massa de oxigênio necessária para obter 55 mols de água;
c) O calor liberado na situação em “b”;
d) A massa de água obtida quando é liberado 105000 J de calor.

Passo 1

O enunciado dá a reação de formação da água no estado gasoso
H2(g) + tfrac12,O2(g) longrightarrow H2O(g)
com entalpia de formação De<a Hf = -572,kJ por mol de água formada.
Conteúdo: este é um problema de estequiometria associado ao calor de reação. Vamos usar relações de molaridade (massa molar) e proporção estequiométrica para cada parte, além da relação
Q = n times l|De<a Hrxnr|
onde n é o número de mols reagidos ou formados.

Passo 2

(a) Calor liberado na queima de 35,g de H2
  1. Calcular número de mols de H2:
n(H2) = 35,gM(H2) = 352,016approx17,36,mol
  1. Pela estequiometria da reação, cada mol de H2 forma 1 mol de H2O e libera 572,kJ.
Qa = n(H2) times 572,kJ/mol approx17,36times572approx9932,kJ

Passo 3

(b) Massa de O2 necessária para obter 55,mol de H2O
  1. Estequiometricamente, 1,mol de H2O requer tfrac12,mol de O2.
n(O2) = 55,moltimestfrac12 = 27,5,mol
  1. Converter em massa:
m(O2) = n(O2)times M(O2) = 27,5times32,00approx880,g

Passo 4

(c) Calor liberado quando formam-se 55,mol de H2O
Qc = 55,moltimes572,kJ/mol = 31460,kJ

Passo 5

(d) Massa de água obtida quando se libera 105000,J de calor
  1. Converter Q para kJ:
Q = 105000,J = 105,kJ
  1. Número de mols de H2O formado:
n(H2O) = Q572,kJ/mol approx 105572approx0,1836,mol
  1. Converter em massa:
m(H2O) = n(H2O)times M(H2O) approx0,1836times18,016approx3,31,g

Resposta

(a) Qapprox9932,kJ
(b) m(O2)approx880,g
(c) Q=31460,kJ
(d) m(H2O)approx3,31,g

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