Um experimento químico envolvendo 50 mL de
e 50 mL de
, ambas as soluções aquosas de mesma concentração,
, e a
. As duas soluções foram misturadas em um béquer de vidro de 100 g , isolado com isopor, constituindo um calorímetro. A temperatura final no calorímetro foi de
. Considere que não houve perdas de calor para as vizinhanças, nem variação de pressão, durante o experimento. A densidade da água, nesta temperatura é aproximadamente
. Responda justificando:
a)Escreva a equação química desta reação e determine a entalpia de reação.
a)Escreva a equação química desta reação e determine a entalpia de reação.
Passo 1
Neste exercício, vamos analisar a reação entre hidróxido de sódio (NaOH) e ácido clorídrico (HCl), ambos em soluções aquosas com concentração de
e volume de
cada. O objetivo é escrever a equação química balanceada dessa reação e determinar a entalpia de reação. Para resolver, vamos precisar entender conceitos de reações ácido-base e termodinâmica, especificamente calorimetria.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação química balanceada para a reação entre NaOH e HCl. Quando um ácido forte reage com uma base forte, eles se neutralizam formando água e um sal. No nosso caso:
Passo 3
Agora, vamos determinar a entalpia de reação (
). Para isso, usamos a equação da calorimetria:
Onde:
-
é o calor trocado, -
é a massa da solução, -
é a capacidade calorífica específica da água, aproximadamente , -
é a variação de temperatura.
Passo 4
Primeiro, calculamos a massa da solução. Temos
de NaOH e
de HCl, totalizando
. Considerando a densidade da água de aproximadamente
, a massa da solução é:
Passo 5
A variação de temperatura (
) é a diferença entre a temperatura final e a inicial:
Passo 6
Agora, calculamos o calor trocado (
) usando a equação da calorimetria:
Passo 7
Como o calor foi liberado na reação (temperatura aumentou), a entalpia de reação (
) é negativa, indicando que a reação é exotérmica. Para encontrar a entalpia por mol, primeiro determinamos a quantidade de mols de HCl ou NaOH, já que estão em proporções 1:1:
Passo 8
Finalmente, calculamos a entalpia de reação:
Convertendo para kJ/mol:
Resposta
A entalpia de reação é
, indicando que a reação é exotérmica.