Os calores padrões de combustão do etileno
, do etano
e do butano
valem, respectivamente, -1322 ,
. O calor padrão de hidrogenação de etileno a etano é igual a
. Determinar o calor da seguinte reação, a
e 1 bar:
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação química para calcular o calor envolvido. A questão fala sobre os calores padrões de combustão do etileno (
), etano (
) e butano (
), além do calor padrão de hidrogenação do etileno a etano. Precisamos usar esses dados para encontrar o calor da reação:
Vamos precisar entender de termodinâmica química, especificamente da Lei de Hess, que nos permite calcular a entalpia de uma reação usando entalpias de reações conhecidas.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar o que é a Lei de Hess. Ela diz que a variação total de entalpia de uma reação é a mesma, não importando o caminho que a reação siga, desde que os estados iniciais e finais sejam os mesmos. Então, podemos usar as entalpias de combustão e hidrogenação fornecidas para montar uma equação que nos leve à reação que queremos.
Passo 3
Vamos escrever as equações de combustão das substâncias envolvidas:
- Combustão do etileno (
):
- Combustão do etano (
):
- Combustão do butano (
):
Além disso, temos o calor de hidrogenação do etileno a etano:
Passo 4
Nosso objetivo é encontrar o calor da reação:
Vamos usar a Lei de Hess para combinar as equações de combustão e a de hidrogenação de forma que obtenhamos a equação desejada.
Passo 5
Primeiro, vamos inverter a combustão do butano para obter a formação do butano a partir de seus produtos:
Nota que ao inverter a reação, o sinal da entalpia também inverte.
Passo 6
Agora, vamos considerar duas vezes a combustão do etileno:
Isso nos dá:
Passo 7
Também precisamos incluir a combustão do hidrogênio (
). A combustão do hidrogênio é:
Mas na nossa reação alvo temos apenas 1 mol de
, então dividimos por 2:
Passo 8
Agora, vamos somar as três reações ajustadas:
- Formação do butano:
- Combustão de 2 etilenos:
- Combustão do hidrogênio:
Somando essas três equações:
Passo 9
Simplificando os termos que se cancelam dos dois lados:
-
aparece nos dois lados, então cancelam. -
à esquerda e à direita também cancelam. -
, que também cancela com o do lado direito.
Ficamos com:
Invertendo para chegar na reação desejada:
Resposta
O calor da reação é
.
Exercícios relacionados
Para as seguintes reações a
O calor de combustão da grafita é - e o do
é -
. Calcule o calor de formação do
(s) a
.
O calor de combustão da grafita é -
A água que entra a
é aquecida a
no tubo de
DI a uma taxa de massa de
. A parte externa do tubo é coberta com um isolante e um elemento de aquecimento elétrico produz um calor uniforme fluxo de
sobre a superficie. Negligenciar qualquer efeito de entrada, determine; A temperatura da superfície do tubo interno na tomada;
A água que entra a
é aquecida a
no tubo de
DI a uma taxa de massa de
. A parte externa do tubo é coberta com um isolante e um elemento de aquecimento elétrico produz um calor uniforme fluxo de
sobre a superficie. Negligenciar qualquer efeito de entrada, determine; A potência de bombeamento necessária, se a bomba for
eficiente.
Partindo da entalpia de formação do vapor de
, a
e 1 bar
Calcular a entalpia de formação a
e 1 bar. São dados as seguintes capacidades caloríficas: