Um experimento químico envolvendo 50 mL de NaOH(aq) e 50 mL de HCl(aq), ambas as soluções aquosas de mesma concentração, 1 mol / L, e a 26 ^circ C. 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 31,5^circ C. 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 1 g / mL. Responda justificando:
a)Escreva a equação química desta reação e determine a entalpia de reação. (1,0)

Passo 1

Neste exercício, vamos analisar a reação entre hidróxido de sódio (NaOH) e ácido clorídrico (HCl), ambos em soluções aquosas com concentração de 1 , mol/L e volume de 50 , mL 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:
NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H2O(l)

Passo 3

Agora, vamos determinar a entalpia de reação ( Deçã). Para isso, usamos a equação da calorimetria:
Q = m cdot c cdot De
Onde:
  • Q é o calor trocado,
  • m é a massa da solução,
  • c é a capacidade calorífica específica da água, aproximadamente 4,18 , J/g°C,
  • De é a variação de temperatura.

Passo 4

Primeiro, calculamos a massa da solução. Temos 50 , mL de NaOH e 50 , mL de HCl, totalizando 100 , mL. Considerando a densidade da água de aproximadamente 1 , g/mL, a massa da solução é:
m = 100 , g

Passo 5

A variação de temperatura ( De) é a diferença entre a temperatura final e a inicial:
De

Passo 6

Agora, calculamos o calor trocado ( Q) usando a equação da calorimetria:
Q = 100 , g times 4,18 , J/g°C times 5,5^circC = 2290 , J

Passo 7

Como o calor foi liberado na reação (temperatura aumentou), a entalpia de reação ( Deçã) 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:
Mols = 1 , mol/L times 0,050 , L = 0,05 , mol

Passo 8

Finalmente, calculamos a entalpia de reação:
De
Convertendo para kJ/mol:
De

Resposta

A entalpia de reação é -45,8 , kJ/mol, indicando que a reação é exotérmica.

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