QUESTÃO
de
se neutralizam com um excesso de
em um frasco de Dewar com um aumento de temperatura de
. 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.:
Passo 1
O enunciado fornece os seguintes dados e pede o calor de neutralização em calorias por mol:
Pergunta: qual é o calor de neutralização em
?
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
onde
é o calor (em calorias),
é a capacidade calorífica total do sistema (em
) e
é a variação de temperatura (em
). Explicando as variáveis:
-
: energia térmica trocada; se a temperatura sobe, a reação liberou calor (energia saiu da reação e entrou no calorímetro). -
: quantifica quantas calorias são necessárias para elevar a temperatura do conjunto em . -
: variação de temperatura medida.
Passo 3
Calculamos o calor total liberado pela reação usando
. Substituindo os números dados:
Faço a multiplicação passo a passo:
Somando:
Portanto, o sistema absorveu
; como a temperatura subiu, a reação liberou esse calor.
Passo 4
Agora precisamos saber quantos mols de
foram neutralizados (é o reagente limitante aqui, já que a base foi em excesso). Número de mols:
onde
é a concentração e
o volume em litros. Substituindo:
Passo 5
O calor de neutralização por mol (valor que a questão pede) é o calor total dividido pelo número de mols reagidos:
Faço a divisão:
Convertendo para quilocalorias por mol (opcional, porque frequentemente se usa kCal/mol):
Passo 6
Interpretação final: o valor calculado é o calor liberado por mol de
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
(ou
), mas normalmente a questão pede o valor absoluto (magnitude).