Calcule os valores de entalpia padrão de combustão do etanol (C2 H5 OH, M=46 g / mol) e do metanol (CH3 OH, M=32 g / mol) líquidos a 298 K :
l CH3 OH(l+3 / 2 O2(g) CO2(g)+2 H2 O(l) De
Estes compostos são utilizados como combustíveis. Dado que a densidade do metanol é de 0,792 g / cm^3 e a do etanol de 0,789 g / cm^3, calcule a densidade de energia de cada composto para sua utilização como combustível (calor de combustão por litro).

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para calcular a densidade de energia de dois combustíveis líquidos: etanol e metanol. Para isso, vamos usar os valores de entalpia padrão de combustão que já estão no enunciado e as densidades fornecidas. O conteúdo que vamos precisar envolverá conceitos de entalpia de combustão, densidade e conversão de unidades para chegar ao calor de combustão por litro.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é entalpia de combustão. A entalpia de combustão ( De) é a quantidade de energia liberada quando um mol de uma substância queima completamente com oxigênio, formando dióxido de carbono e água. No nosso caso, temos os valores para metanol e etanol:
De
De
Esses valores negativos indicam que a reação libera energia.

Passo 3

Agora, precisamos calcular quanto de energia é liberado por litro de cada combustível. Para isso, vamos seguir os seguintes passos:
  1. Calcular a massa de um litro de cada combustível usando a densidade fornecida.
  2. Determinar a quantidade de mols presentes nessa massa, utilizando a massa molar.
  3. Multiplicar o número de mols pela entalpia de combustão para obter o calor de combustão por litro.

Passo 4

Vamos começar com o metanol.
Dados do metanol:
  • Densidade ( d): 0,792, g/cm^3
  • Massa molar ( M): 32, g/mol
  • Entalpia de combustão ( De): -726,51, kJ/mol
Primeiro, convertemos a densidade para gramas por litro, já que 1, L = 1000, cm^3:
d = 0,792, g/cm^3 times 1000, cm^3/L = 792, g/L

Passo 5

Agora, calculamos o número de mols em um litro de metanol:
n = massamassa molar = 792, g32, g/mol = 24,75, mol

Passo 6

Com o número de mols, multiplicamos pela entalpia de combustão para obter o calor de combustão por litro:
Calor de combustão por litro = 24,75, mol times (-726,51, kJ/mol) = -17970,52, kJ/L ã

Passo 7

Agora, vamos repetir o processo para o etanol.
Dados do etanol:
  • Densidade ( d): 0,789, g/cm^3
  • Massa molar ( M): 46, g/mol
  • Entalpia de combustão ( De): -1366,82, kJ/mol
Primeiro, convertemos a densidade para gramas por litro:
d = 0,789, g/cm^3 times 1000, cm^3/L = 789, g/L

Passo 8

Calculamos o número de mols em um litro de etanol:
n = massamassa molar = 789, g46, g/mol approx 17,16, mol

Passo 9

Multiplicamos o número de mols pela entalpia de combustão para obter o calor de combustão por litro:
Calor de combustão por litro = 17,16, mol times (-1366,82, kJ/mol) approx -23431,03, kJ/L ã

Resposta

A densidade de energia para a utilização como combustível é de aproximadamente -17970,52, kJ/L para o metanol e -23431,03, kJ/L para o etanol.

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