2- Misturam-se 1,00 \times \mathrm{I} 02 \mathrm{~mL} de \mathrm{HCl}, 0,5 \mathrm{M} com 1,00 \times \mathrm{I} 02 \mathrm{~mL} de \mathrm{NaOH}, 0,5 \mathrm{M} num calorímetro de pressão constante, cuja a capacidade calorífica é 335 \mathrm{~J} /{ }^{\circ} \mathrm{C}. A temperatura inicial das soluções de HCl e NaOH é a mesma, 22,5 \mathrm{oC}, e a temperatura final da mistura das soluções é de 24,90^{\circ} \mathrm{C}. Calcule o calor da reação de neutralização.
\mathrm{NaOH}(\mathrm{aq})+\mathrm{HCl}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{NaCl}(\mathrm{aq})+\mathrm{H} 2 \mathrm{O}(\mathrm{l})
Admita que as massas volúmicas e os calores específicos das soluções são os mesmos da água ( 1.0 \mathrm{~g} / \mathrm{mL} e 4.184 \mathrm{~J} / \mathrm{g} . \mathrm{oC}, respectivamente.

Passo 1

O enunciado mistura 100{,}0\\ \mathrm{mL} de \mathrm{HCl} 0{,}5\\ \mathrm{M} com 100{,}0\\ \mathrm{mL} de \mathrm{NaOH} 0{,}5\\ \mathrm{M} num calorímetro de pressão constante com capacidade calorífica de 335\\ \mathrm{J}/^\circ\mathrm{C}. As temperaturas inicial e final são 22{,}5^\circ\mathrm{C} e 24{,}90^\circ\mathrm{C}. Admitimos densidade 1{,}0\\ \mathrm{g/mL} e calor específico 4{,}184\\ \mathrm{J/g}^\circ\mathrm{C}. O conteúdo é calorimetria e entalpia de neutralização; vamos achar o calor da reação.

Passo 2

Cada solução tem volume 100{,}0\\ \mathrm{mL}, portanto massa
m_{\text{cada}} = 100{,}0\\ \mathrm{mL}\times 1{,}0\\ \mathrm{g/mL}=100{,}0\\ \mathrm{g},
e a massa total da mistura é
m_{\text{total}}=2\times100{,}0\\ \mathrm{g}=200{,}0\\ \mathrm{g}.

Passo 3

A variação de temperatura é
\Delta T = 24{,}90^\circ\mathrm{C}-22{,}5^\circ\mathrm{C}=2{,}40^\circ\mathrm{C}.

Passo 4

O calor absorvido pela solução (densidade e calor específico iguais aos da água) é
q_{\text{solução}} = m_{\text{total}}\;c\;\Delta T =200{,}0\\ \mathrm{g}\times4{,}184\\ \frac{\mathrm{J}}{\mathrm{g}^\circ\mathrm{C}}\times2{,}40^\circ\mathrm{C} =2008{,}3\\ \mathrm{J}.çã

Passo 5

O calor absorvido pelo calorímetro é
q_{\text{calorímetro}} = C_{\text{cal}}\;\Delta T =335\\ \frac{\mathrm{J}}{^\circ\mathrm{C}}\times2{,}40^\circ\mathrm{C} =804{,}0\\ \mathrm{J}.í

Passo 6

O calor total absorvido pelo sistema (solução + calorímetro) é
q_{\text{total}}=q_{\text{solução}}+q_{\text{calorímetro}} =2008{,}3\\ \mathrm{J}+804{,}0\\ \mathrm{J} =2812{,}3\\ \mathrm{J}.çãí
Como a reação libera calor,
q_{\text{reação}}=-2812{,}3\\ \mathrm{J}.çã

Passo 7

O número de mols de reagente é
n=\;0{,}5\\ \mathrm{mol/L}\times0{,}100\\ \mathrm{L}=0{,}050\\ \mathrm{mol}.
Logo, o calor por mol de reação é
\Delta H_{\text{neut}} =\frac{-2812{,}3\\ \mathrm{J}}{0{,}050\\ \mathrm{mol}} =-56246\\ \frac{\mathrm{J}}{\mathrm{mol}} \approx -56{,}25\\ \mathrm{kJ/mol}.

Resposta

O calor liberado pela reação de neutralização é -2,81\\ \mathrm{kJ} no total, correspondendo a -56,25\\ \mathrm{kJ/mol}.

Exercícios relacionados