Em um experimento,
é queimado com
em um recipiente de volume fixo de acordo com a equação fornecida a seguir:
A temperatura se mantém constante a 300 K e, após a queima de
de
, algum
permaneceu no recipiente sem reagir. Calcule, em kJ e o mais aproximado possível, o calor liberado durante o processo.
A) 762,2
B) 256,0
C) 254,1
D) 1588
E) 768,0
Use, se necessário,
.
Calores de formação, em kJ/mol, a 300 K
A) 762,2
B) 256,0
C) 254,1
D) 1588
E) 768,0
Calores de formação, em kJ/mol, a 300 K
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede, sem resolver nada ainda.
- Reação fornecida:
- Temperatura constante:
. - Massa de
que reagiu: . - Diz que sobrou
(portanto é o reagente limitante). - Calores de formação (a
, em kJ/mol): -
- O que pede: calcular o calor liberado durante o processo, em kJ (valor aproximado).
Passo 2
Calcular o número de mols de
gasto. Primeiro o peso molar de
é
. Então:
Explicação rápida: dividir massa pela massa molar dá número de mols; aqui
.
Passo 3
Determinar a extensão de reação (quantas vezes a estequiometria da reação aconteceu). Se chamarmos a extensão de reação de
(em mol de reação), então a reação consome
mol de
(coeficiente estequiométrico 3). Assim:
Interpretação:
é a “quantidade de reação” correspondente à equação balanceada; aqui a reação “ocorreu”
vezes (por unidade da equação dada).
Passo 4
Calcular a entalpia padrão da reação por 1 mol de extensão (ou seja, para a equação balanceada como dada). Usamos a fórmula de entalpia de reação via calores de formação:
onde
são os coeficientes estequiométricos (positivos para produtos, positivos para reagentes no segundo somatório) e
é o calor de formação por mol.
Aplicando aos dados:
- Soma das entalpias dos produtos:
- Soma das entalpias dos reagentes:
Portanto
Explicação didática:
significa que, quando a reação indicada (4 mol NH
+ 3 mol O
→ …) ocorre na proporção estequiométrica para 1 mol de extensão, libera
(sinal negativo indica liberação).
Passo 5
Calcular o calor total liberado para a extensão encontrada
. O calor
trocado (a pressão/volume constantes não mudam a aplicação da entalpia de reação aqui, já que nos deram calores de formação) é:
Interpretação do sinal:
significa que
foram liberados pelo sistema. Como a pergunta pede “calor liberado”, normalmente reporta-se o valor positivo da energia liberada:
.
Passo 6
Arredondamento e escolha da alternativa. O valor calculado é
(com uma casa decimal, conforme as alternativas). A alternativa que corresponde é a letra B.