Dissulfeto de carbono pode ser preparado a partir de coque (uma forma impura do carbono) e do enxofre elementar:
4 \mathrm{C}_{(\mathrm{s})}+\mathrm{S}_{8(\mathrm{~s})} \rightarrow 4 \mathrm{CS}_{2(\mathrm{l})} \quad \Delta \mathrm{H}_{9}{ }_{8}(\mathrm{CS}_{2})=89,7 \mathrm{~kJ} / \mathrm{mol}
Calcule o calor absorvido na reação de 20,0 \mathrm{~g} de carbono com excesso de enxofre.

Passo 1

O que o problema pede: calcular o calor (energia térmica) absorvido quando 20,0\\ \mathrm{g} de carbono reagem com excesso de enxofre pela reação
4\mathrm{C}_{(s)} + \mathrm{S}_{8(s)} \rightarrow 4\mathrm{CS}_{2(l)}.
Informações fornecidas relevantes:
\Delta H^\circ\big(\mathrm{CS}_2\big)=89,7\\ \mathrm{kJ/mol}
(o enunciado indica que esse valor é por mol de \mathrm{CS}_2);
massa de carbono disponível: 20,0\\ \mathrm{g};
enxofre em excesso (logo o carbono é o reagente limitante).

Passo 2

Entendendo o significado de \Delta H^\circ(\mathrm{CS}_2)=89,7\\ \mathrm{kJ/mol}: esse valor é a entalpia de formação do \mathrm{CS}_2 a partir dos elementos em suas formas padrão. Como o enunciado deu a reação já balanceada e os reagentes incluem os elementos (o carbono e o enxofre elementares), a entalpia total da reação escrita é a soma das entalpias de formação dos produtos menos a dos reagentes (mas elementos puros têm \Delta H_f^\circ=0). Assim, para a reação completa escrita:
\Delta H_\text{reação} = 4\cdot \Delta H^\circ(\mathrm{CS}_2)=4\cdot 89,7\\ \mathrm{kJ}=358,8\\ \mathrm{kJ}.çã
Isso significa que quando 4 mol de \mathrm{C} (que geram 4 mol de \mathrm{CS}_2) reagem, absorvem 358,8\\ \mathrm{kJ}. Como a estequiometria é 1\\ \mathrm{C} \rightarrow 1\\ \mathrm{CS}_2, também podemos usar a forma por mol de carbono: cada mol de carbono que reage absorve 89,7\\ \mathrm{kJ}.

Passo 3

Calcular quantos mols de carbono existem em 20,0\\ \mathrm{g}.
Fórmula usada:
n=\frac{m}{M},
onde n é o número de mols, m é a massa e M é a massa molar.
Massa molar do carbono (aproximada): M(\mathrm{C})=12,01\\ \mathrm{g/mol}.
Portanto
n_{\mathrm{C}}=\frac{20,0\\ \mathrm{g}}{12,01\\ \mathrm{g/mol}}.

Passo 4

Fazendo a divisão:
n_{\mathrm{C}}=\frac{20,0}{12,01}=1,665\ldots\\ \mathrm{mol}\approx 1,665\\ \mathrm{mol}.
(Mantive mais casas para não perder precisão na multiplicação seguinte; a entrada 20,0\\ \mathrm{g} tem 3 algarismos significativos.)

Passo 5

Calcular o calor absorvido usando que cada mol de carbono que reage absorve 89,7\\ \mathrm{kJ}. Usamos a relação
Q = n_{\mathrm{C}}\cdot \Delta H_{\text{por mol de C}}.
Substituindo:
Q = 1,665\\ \mathrm{mol}\times 89,7\\ \mathrm{kJ/mol}=149,5\\ \mathrm{kJ}.

Passo 6

Arredondamento e interpretação final: com base nos algarismos significativos fornecidos ( 20,0\\ \mathrm{g} e 89,7\\ \mathrm{kJ/mol} têm 3 algarismos significativos), o valor com 3 algarismos significativos é
Q=149\\ \mathrm{kJ}.
Como \Delta H é positivo, o processo é endotérmico: o sistema absorve calor.

Resposta

149\\ \mathrm{kJ}

Exercícios relacionados