QUESTÃO 06-150 \mathrm{ml} de \mathrm{HCl} 0,4 \mathrm{~mol} / \mathrm{L} se neutralizam com um excesso de \mathrm{NH}_{4} \mathrm{OH} em um frasco de Dewar com um aumento de temperatura de 2,36^{\circ} \mathrm{C}. Se a capacidade calorífica do frasco de Dewar e de seu conteúdo depois da reação é 315 cal/grau, calcular o calor de neutralização em calorias por mol. R.: 12,39 \mathrm{kCal} / \mathrm{mol}

Passo 1

O enunciado fornece os seguintes dados e pede o calor de neutralização em calorias por mol:
\text{Volume de } \mathrm{HCl} = 150\\ \text{mL} = 0,150\\ \mathrm{L}
\text{Concentração de } \mathrm{HCl} = 0,4\\ \mathrm{mol/L}çã
\Delta T = 2,36^\circ\mathrm{C}
\text{Capacidade calorífica do frasco e conteúdo} = 315\\ \mathrm{cal/^\circ C}íú
Pergunta: qual é o calor de neutralização em \mathrm{cal/mol}?

Passo 2

Conceito e fórmula que vamos usar: numa reação química num calorímetro adiabático aproximado (frascos de Dewar), o calor liberado ou absorvido pela reação é igual ao calor ganho ou perdido pelo calorímetro e seu conteúdo. A relação é
q = C \cdot \Delta T
onde q é o calor (em calorias), C é a capacidade calorífica total do sistema (em \mathrm{cal/^\circ C}) e \Delta T é a variação de temperatura (em ^\circ\mathrm{C}). Explicando as variáveis:
  • q: energia térmica trocada; se a temperatura sobe, a reação liberou calor (energia saiu da reação e entrou no calorímetro).
  • C: quantifica quantas calorias são necessárias para elevar a temperatura do conjunto em 1^\circ\mathrm{C}.
  • \Delta T: variação de temperatura medida.

Passo 3

Calculamos o calor total liberado pela reação usando q = C\cdot\Delta T. Substituindo os números dados:
q = 315\\ \mathrm{cal/^\circ C}\times 2,36^\circ\mathrm{C}
Faço a multiplicação passo a passo:
315\times 2 = 630
315\times 0,36 = 113,4
Somando:
q = 630 + 113,4 = 743,4\\ \mathrm{cal}
Portanto, o sistema absorveu 743,4\\ \mathrm{cal}; como a temperatura subiu, a reação liberou esse calor.

Passo 4

Agora precisamos saber quantos mols de \mathrm{HCl} foram neutralizados (é o reagente limitante aqui, já que a base foi em excesso). Número de mols:
n = c\cdot V
onde c é a concentração e V o volume em litros. Substituindo:
n = 0,4\\ \mathrm{mol/L}\times 0,150\\ \mathrm{L} = 0,060\\ \mathrm{mol}

Passo 5

O calor de neutralização por mol (valor que a questão pede) é o calor total dividido pelo número de mols reagidos:
\text{calor por mol} = \frac{q}{n} = \frac{743,4\\ \mathrm{cal}}{0,060\\ \mathrm{mol}}
Faço a divisão:
\frac{743,4}{0,060} = 12\,390\\ \mathrm{cal/mol}
Convertendo para quilocalorias por mol (opcional, porque frequentemente se usa kCal/mol):
12\,390\\ \mathrm{cal/mol} = 12,39\\ \mathrm{kcal/mol}

Passo 6

Interpretação final: o valor calculado é o calor liberado por mol de \mathrm{HCl} neutralizado. Em calorimetria costuma-se reportar o módulo do calor de neutralização; se quisermos indicar sinal, a reação foi exotérmica, então o calor da reação é -12\,390\\ \mathrm{cal/mol} (ou -12,39\\ \mathrm{kcal/mol}), mas normalmente a questão pede o valor absoluto (magnitude).

Resposta

12\,390\\ \mathrm{cal/mol} = 12,39\\ \mathrm{kcal/mol}

Exercícios relacionados