de solução
de
a
foi misturado em
de solução
de
a
em um calorímetro. Nessa reação,
foi formado e a temperatura da mistura aumentou para
. Assumindo que a absorção do calorímetro é somente uma quantidade negligenciável de calor, o calor especifico da solução é
, e a densidade da solução final é
. Calcule a mudança de entalpia por mol do
formado.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente vai trabalhar com termodinâmica, mais especificamente com a mudança de entalpia numa reação química. A situação é a seguinte: você tem 1,00 litro de uma solução de nitrato de bário (
) a 1,00 molar e 1,00 litro de uma solução de sulfato de sódio (
) também a 1,00 molar, ambos a 25°C. Quando misturamos essas soluções, forma-se sulfato de bário (
) e a temperatura sobe para 28,1°C. Queremos descobrir a mudança de entalpia por mol de
formado.
Passo 2
Primeiro, vamos descobrir quantos mols de
foram formados. Como estamos misturando 1,00 L de cada solução, com concentração de 1,00 M, temos:
- Mols de
: 1,00 L × 1,00 mol/L = 1,00 mol - Mols de
: 1,00 L × 1,00 mol/L = 1,00 mol
A reação entre
e
é:
Então, para cada mol de
, forma-se 1 mol de
. Portanto, temos 1,00 mol de
formado.
Passo 3
Agora, vamos calcular a quantidade de calor liberado ou absorvido na reação. A fórmula que vamos usar é:
Onde:
-
é o calor (em Joules) -
é a massa da solução (em gramas) -
é o calor específico (em J/g°C) -
é a variação de temperatura (em °C)
Passo 4
Primeiro, vamos encontrar a massa da solução final. Sabemos que a densidade da solução é
. Como misturamos 1,00 L de cada solução, temos um total de 2,00 L, que corresponde a 2000 mL. Então:
Passo 5
Agora, vamos calcular a variação de temperatura:
Passo 6
Com todos os valores, podemos calcular o calor
:
Vamos calcular passo a passo:
Então,
Passo 7
Como a temperatura aumentou, a reação liberou calor para o ambiente, o que significa que a reação é exotérmica. Portanto, o calor da reação
é negativo:
Passo 8
Agora, queremos a mudança de entalpia por mol de
formado. Como formamos 1,00 mol de
, a mudança de entalpia
será igual a
dividido pelos mols de
:
Convertendo para kJ/mol:
Resposta
A mudança de entalpia por mol de
formado é aproximadamente
.