Quanto calor pode ser produzido a partir de uma mistura reacional de
de óxido de ferro (III) e
de alumínio na reação:
Passo 1
O enunciado pede: “Quanto calor pode ser produzido a partir de uma mistura reacional de
de óxido de ferro(III) e
de alumínio” para a reação abaixo. Informações dadas:
- Equação química estequiométrica:
- Entalpia padrão da reação (por esta equação tal como escrita):
. - Massas iniciais fornecidas:
e .
O que precisamos encontrar: a quantidade de calor (energia) liberada/produzida por essa mistura reacional, considerando a reação completa até que um dos reagentes se esgote (isto é, identificar o reagente limitante e calcular o calor correspondente).
Passo 2
Calcular as massas molares (massa molecular) necessárias para converter massas em mols. Explicação rápida: a massa molar
de uma substância é a massa de 1 mol dessa substância (unidade
). Para um composto, soma-se a massa atômica de cada átomo multiplicada pelo seu índice na fórmula.
Para
:
usando
e
:
Para o alumínio:
Passo 3
Converter as massas dadas em mols. Fórmula usada:
, onde
é o número de mols,
é a massa (g) e
a massa molar (
).
Cálculo para
:
Cálculo para
:
Passo 4
Determinar o reagente limitante via a estequiometria da reação. Explicação: a equação indica que
mol de
reage com
mol de
. Para saber qual se esgota primeiro, compara-se a quantidade de
necessária para consumir todo o
com a quantidade de
disponível (ou vice-versa).
Quantidade de
necessária para reagir com todo o
:
Como
, há alumínio em excesso. Portanto o reagente limitante é
.
(Verificação alternativa: considere
necessário para usar todo o
:
, que é maior que a quantidade disponível de
, confirmando que
limita.)
Passo 5
Calcular o calor liberado com base no número de mols do reagente limitante. Explicação: a entalpia
dada é para a reação na proporção estequiométrica da equação escrita, isto é, para cada
mol de
que reage com
mol de
libera-se
. Logo, se apenas
mols reagem, o calor total
é proporcional:
Como todo o
disponível (que é o limitante) reage, usamos
e
:
Interpretação do sinal: o valor negativo indica que a reação é exotérmica — ou seja, libera energia (calor) para o ambiente. Como a pergunta perguntou “quanto calor pode ser produzido”, podemos expressar o resultado como a quantidade de calor liberada em módulo:
liberados. Para respeitar as cifras significativas dos dados iniciais (massa com
algarismos significativos), arredondamos para
algarismos significativos:
(liberados).