1. Tem-se uma amostra de 40 litros de álcool hidratado, contendo 96 \% em volume de etanol líquido (densidade 0,8 \mathrm{~g} / \mathrm{mL} ). Admita a queima completa do álcool dessa amostra, evaporado para a fase gasosa, com a formação de água gasosa. De acordo com os dados a seguir, o calor liberado por essa reação é próximo a
Energia de ligação (kJ/mol)
Tipo de
ligação
Energia
(\mathrm{kJ} / \mathrm{mol})
Tipo de
ligação
Energia
(\mathrm{kJ} / \mathrm{mol})
\mathrm{C}-\mathrm{C} 348 \mathrm{H}-\mathrm{O} 463
\mathrm{C}-\mathrm{H} 413 \mathrm{O}=\mathrm{O} 495
\mathrm{C}=\mathrm{O} 799 \mathrm{C}-\mathrm{O} 358
a) 2,1 \cdot 10^{5} \mathrm{~kJ}
b) 3,5 \cdot 10^{3} \mathrm{~kJ}
c) 8,4 \cdot 10^{5} \mathrm{~kJ}
d) 4,1 \cdot 10^{4} \mathrm{~kJ}

Passo 1

O enunciado dá uma amostra de 40 L de álcool hidratado com 96\% em volume de etanol líquido (densidade \rho=0,8\\ \mathrm{g/mL}). Pede o calor liberado na combustão completa (fase gasosa) do etanol. Vamos usar o método de entalpia aproximada por energias de ligação, que é
\Delta H \approx \sum E_{\text{quebradas}} \;-\;\sum E_{\text{formadas}}.

Passo 2

Calcular a quantidade de etanol na amostra. O volume de etanol é
V_{\mathrm{C_2H_5OH}}=0,96\times40\\ \mathrm L=38{,}4\\ \mathrm L=38\,400\\ \mathrm{mL}.
A massa correspondente é
m=\rho\,V=0,8\\ \mathrm{g/mL}\times38\,400\\ \mathrm{mL}=30\,720\\ \mathrm g.
Como a massa molar do etanol é M=46\\ \mathrm{g/mol}, o número de mols é
n=\frac{30\,720}{46}\approx667\\ \text{mol}.

Passo 3

Escrevemos a reação balanceada na fase gasosa:
\mathrm{C_2H_5OH} + 3\,\mathrm{O_2} \to 2\,\mathrm{CO_2} + 3\,\mathrm{H_2O}.
Identificamos as ligações quebradas (por mol de etanol):
C–C: 1, C–O: 1, C–H: 5, O–H: 1, O=O: 3.
E as ligações formadas:
C=O: 4 (em 2 CO _2), H–O: 6 (em 3 H _2O).

Passo 4

Somamos as energias para quebrar ligações (valores em kJ/mol):
E_{\text{quebradas}} =1\cdot348 + 1\cdot358 + 5\cdot413 + 1\cdot463 + 3\cdot495 =4\,719\\ \mathrm{kJ}.

Passo 5

Somamos as energias para formar ligações:
E_{\text{formadas}} =4\cdot799 + 6\cdot463 =3\,196 + 2\,778 =5\,974\\ \mathrm{kJ}.

Passo 6

O calor por mol de etanol é
\Delta H =E_{\text{quebradas}} - E_{\text{formadas}} =4\,719 - 5\,974 =-1\,255\\ \mathrm{kJ/mol}.
(absoluto 1\,255\\ \mathrm{kJ} liberados por mol)

Passo 7

Para n=667 mol, o calor total liberado é
Q = 667 \times 1\,255\approx8,38\times10^{5}\\ \mathrm{kJ},
ou seja, cerca de 8,4\cdot10^{5}\\ \mathrm{kJ}.

Resposta

c) 8,4\cdot10^{5}\\ \mathrm{kJ}

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