Calcule o calor gerado por uma mistura de 13,4 L de dióxido de enxofre a 1,00 atm e 298,15 K e 15,0 g de oxigênio na reação. Considere os gases com comportamento de gás ideal.
Dados:
Massas molares:
Dados:
Massas molares:
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão pede para calcular o calor gerado na reação entre dióxido de enxofre (SO₂) e oxigênio (O₂). Estamos lidando com uma reação química onde os gases se comportam como ideais. Para resolver isso, vamos precisar usar a teoria dos gases ideais para calcular a quantidade de cada reagente e descobrir qual deles vai limitar a reação. Depois, usaremos a entalpia padrão da reação para encontrar o calor gerado.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade de matéria (em mols) de cada reagente. Para o SO₂, sabemos o volume, a pressão e a temperatura, então usamos a equação dos gases ideais:
Onde:
Rearranjando para encontrar
:
Calculando:
Passo 3
Agora, vamos calcular os mols de O₂ a partir da massa fornecida. A massa do O₂ é 15,0 g e a massa molar é 32 g/mol:
Passo 4
Em seguida, identificamos o reagente limitante. A equação balanceada é:
Isso significa que 2 mols de SO₂ reagem com 1 mol de O₂. Vamos ver quantos mols de O₂ são necessários para reagir completamente com os 547,96 mols de SO₂:
Mas temos apenas 0,46875 mol de O₂, que é muito menor que 273,98 mol. Então, o O₂ é o reagente limitante.
Passo 5
Agora, usamos a entalpia padrão da reação para calcular o calor gerado. A reação fornece
para 2 mols de SO₂. Mas nosso reagente limitante é o O₂, que está em quantidade de 0,46875 mol. Vamos relacionar:
Para cada 1 mol de O₂, a reação libera
para 2 mols de SO₂, então por mol de O₂:
Calculando:
Resposta
O calor gerado na reação é aproximadamente -92,81 kJ.