Um experimento foi conduzido, a
, para se determinar o
do fenol (
), utilizando-se uma bomba calorimétrica de volume constante. Inicialmente, determinou-se a constante do calorímetro queimando-se 1012 mg de ácido ascórbico sólido (
)
. Esta combustão produziu uma variação de
na temperatura do calorímetro. Após, queimou-se uma amostra com
de fenol sólido, o que aumentou em
a temperatura do calorímetro.
(a) qual é a constante do calorímetro utilizado?
(b) qual é a entalpia molar de combustão para o fenol?
(a) qual é a constante do calorímetro utilizado?
(b) qual é a entalpia molar de combustão para o fenol?
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede.
- Dados extraídos do enunciado:
- Queimou-se
de ácido ascórbico sólido, cuja entalpia molar de combustão é . - Essa combustão provocou uma variação de temperatura do calorímetro de
. - Depois queimou-se
de fenol sólido, que provocou .
- Queimou-se
- O que o enunciado pede:
(a) determinar a constante (capacidade térmica) do calorímetro(em ou );
(b) determinar a entalpia molar de combustão do fenol(em ).
Passo 2
Princípio físico / ideia de cálculo (explicação didática e fórmula usada).
- Num bomba-calorímetro de volume constante, o calor liberado pela combustão da amostra é absorvido pelo calorímetro (assumimos que perdas são desprezíveis). Assim, em módulo:
- Para uma reação em que a entalpia molar de combustão é
(valor dado por mol), o calor liberado ao queimar uma massa de substância é:
onde
é o número de mols da amostra. Atenção ao sinal:
é negativo para combustões (libera calor); aqui, para usar magnitudes no balanço com
, tomamos o módulo do calor liberado.
- Portanto, para a calibração com ácido ascórbico:
- Depois, sabendo
e a elevação causada pelo fenol, obtemos o calor liberado pelo fenol:
- A entalpia molar da combustão do fenol será então
onde o sinal negativo indica que é uma reação exotérmica (libera calor).
Passo 3
Cálculo da massa-molar do ácido ascórbico (ensinar como fazer).
Fórmula do ácido ascórbico:
.
Usando massas atômicas aproximadas:
,
,
(unidades
):
Passo 4
Número de mols de ácido ascórbico queimado.
- Converter massa:
. - Calcular
:
Passo 5
Calor liberado pela combustão do ácido ascórbico (módulo).
- Usar
. O módulo do calor liberado é
Passo 6
Determinar a constante do calorímetro
.
- Usar a relação
com :
- Em unidades mais usuais:
Passo 7
Massa-molar do fenol (ensinar como).
Fórmula do fenol:
, que é equivalente a
.
Usando as mesmas massas atômicas:
Passo 8
Número de mols de fenol queimado.
- Massa dada:
. - Calcular
:
Passo 9
Calor liberado pela combustão do fenol (usando
e
).
- Usar
e :
Passo 10
Cálculo da entalpia molar de combustão do fenol.
- A entalpia molar de combustão (com sinal) é:
- Explicando o sinal: o resultado é negativo porque a combustão libera calor (reações exotérmicas têm
).
Passo 11
Arredondamentos e apresentação final dos valores com unidades apropriadas.
- Constante do calorímetro:
(três algarismos significativos compatíveis com os dados). - Entalpia molar de combustão do fenol:
(três ou quatro algarismos, dependendo da convenção).