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: R=8,20574 times 10^-2 atm L / mol K
Massas molares: SO2: 64 g / mol ; O2: 32 g / mol e SO3: 80 g / mol
2 SO2(a)+O2(a) 2 SO3(a) De

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:
PV = nRT
Onde:
  • nSO2 = PVRT = 1,00 times 13,48,20574 times 10^-2 times 298,15
  • nSO2 approx 13,40,024464 approx 547,96 , mol
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:
nO2 = massamassa molar = 15,032 approx 0,46875 , mol

Passo 4

Em seguida, identificamos o reagente limitante. A equação balanceada é:
2 , SO2 + O2 2 , SO3
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:
O2 necessário = 547,962 = 273,98 , mol á
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 De 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 De para 2 mols de SO₂, então por mol de O₂:
Calculando:

Resposta

O calor gerado na reação é aproximadamente -92,81 kJ.

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