1. Sabe-se que a variação de entalpia para a reação de um ácido forte com uma base forte é dada por: \Delta \mathrm{H}=-60 \mathrm{kJ} / \mathrm{mol} de \mathrm{H}^{+}(ou de \mathrm{OH}^{-}), sob temperatura de 25^{\circ} \mathrm{C}. As soluções são diluídas o suficiente para que suas densidades sejam iguais às da água pura, bem como suas capacidades caloríficas específicas ( 4 \mathrm{~J} /\left(\mathrm{g} \cdot{ }^{\circ} \mathrm{C}\right) ). Quando se misturam 150 mL de solução de \mathrm{HC} \ell 0,10 \mathrm{~mol} / \mathrm{L} com 350 mL de solução de \mathrm{KOH} 0,05 \mathrm{~mol} / \mathrm{L}, ambas com temperatura inicial de 25^{\circ} \mathrm{C}, a temperatura final alcançada por essa solução aquosa é de
    a) 24,75^{\circ} \mathrm{C}
    b) 24,95^{\circ} \mathrm{C}
    c) 25,05^{\circ} \mathrm{C}
    d) 25,25^{\circ} \mathrm{C}

Passo 1

O enunciado trata de neutralização de um ácido forte pelo uma base forte, isto é, reação exotérmica
\mathrm{HCl} + \mathrm{KOH} \longrightarrow \mathrm{KCl} + \mathrm{H_{2}O},
com entalpia de neutralização \Delta H = -60\;\mathrm{kJ/mol} de \mathrm{H^{+}} (ou \mathrm{OH^{-}}). Para resolver, precisamos:
– Determinar o reagente limitante;
– Calcular o calor Q liberado;
– Calcular a elevação de temperatura \Delta T = Q/(m\,c), usando densidade de 1\;\mathrm{g/mL} e c = 4\;\mathrm{J/(g\,^\circ C)};
– Obter a temperatura final T_{\rm final} = 25^\circ C + \Delta T.

Passo 2

Calcular as quantidades de reagentes em mol:
n_{\mathrm{HCl}} = 0{,}150\;\mathrm{L}\times 0{,}10\;\mathrm{mol/L} = 0{,}015\;\mathrm{mol},
n_{\mathrm{KOH}} = 0{,}350\;\mathrm{L}\times 0{,}05\;\mathrm{mol/L} = 0{,}0175\;\mathrm{mol}.
O reagente limitante é \mathrm{HCl} (menor quantidade, 0{,}015\;\mathrm{mol}).

Passo 3

Calcular o calor liberado pela neutralização:
Q = n_{\rm reag.\;consumido}\times 60\;\mathrm{kJ/mol} = 0{,}015\;\mathrm{mol}\times 60\;\mathrm{kJ/mol} = 0{,}90\;\mathrm{kJ} = 900\;\mathrm{J}.

Passo 4

Determinar a massa total da solução e o calor específico efetivo:
– Volume total =150\;\mathrm{mL}+350\;\mathrm{mL}=500\;\mathrm{mL};
– Como \rho=1\;\mathrm{g/mL}, massa m=500\;\mathrm{g};
– Calor específico c=4\;\mathrm{J/(g\,^\circ C)}.
Então a variação de temperatura será
\Delta T = \frac{Q}{m\,c} = \frac{900\;\mathrm{J}}{500\;\mathrm{g}\times 4\;\mathrm{J/(g\,^\circ C)}} = \frac{900}{2000} =0{,}45\;^\circ C.

Passo 5

Calcular a temperatura final somando à temperatura inicial de 25^\circ C:
T_{\rm final} =25{,}00^\circ C + 0{,}45^\circ C = 25{,}45^\circ C.
Entre as opções dadas, a que mais se aproxima é 25{,}25^\circ C.

Resposta

d) 25,25^\circ C

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