À temperatura de
, as reações de combustão do etanol e do hexano podem ser representadas pelas seguintes equações:
Considerando-se essas informações, calcule qual massa de etanol,
, é necessária para gerar a mesma quantidade de calor liberada na queima de 1 mol de hexano,
.
Considerando-se essas informações, calcule qual massa de etanol,
Passo 1
O enunciado dá as entalpias de combustão (a 25 °C) das duas reações e pede a massa de etanol necessária para liberar a mesma quantidade de calor que a queima de 1 mol de hexano. Informações relevantes fornecidas:
- Reação do etanol:
com . - Reação do hexano:
com . - O que se pede: massa de
que libera a mesma quantidade de calor que a combustão de mol de .
Passo 2
Conceito importante (explicado devagar): a entalpia de combustão
dada é a energia (calor) liberada quando uma quantidade estequiométrica de uma substância (aqui, 1 mol) é queimada. O sinal negativo só indica que o processo libera calor. Para comparar quantidades de calor, usamos os valores absolutos das entalpias por mol e raciocinamos em proporção: a energia total liberada é o número de mols queimados vezes a energia por mol. Ou seja, se cada mol de etanol libera
e eu quero liberar a energia
(no caso de 1 mol de hexano), preciso de um número de mols
tal que:
Aqui
significa pegar o valor positivo da energia liberada (remoção do sinal negativo).
Passo 3
Calcular o número de mols de etanol necessários usando a proporcionalidade acima:
Substituindo os valores (usando os módulos das entalpias):
Agora simplifico a fração: os fatores
cancelam e
. Logo
Interpretação amigável: são necessários 3 mols de etanol para liberar a mesma energia que 1 mol de hexano.
Passo 4
Agora converto o número de mols em massa. Primeiro calculo a massa molar do etanol
(que tem, no total, 2 átomos de C, 6 de H e 1 de O). Usando massas atômicas aproximadas:
A massa molar do etanol é
Faço as contas passo a passo:
Arredondando razoavelmente,
.
Passo 5
Finalmente calculo a massa de etanol necessária:
Multiplicando:
Arredondando para uma apresentação prática (3 algarismos significativos), temos
. Então precisamos de cerca de
de etanol para liberar a mesma quantidade de calor que 1 mol de hexano.