Um calorímetro de volume constante foi calibrado realizando-se uma reação conhecida por liberar
de calor em
de solução no calorímetro, resultando em um aumento de temperatura do sistema de
. Em seguida, realizou-se um experimento misturando-se
de uma solução aquosa
de
com
de uma solução aquosa
de NaOH no calorímetro. Observou-se um aumento de temperatura de
a) Escreva a equação química que ocorre no calorímetro.
b) Informe a variação da energia interna do sistema.
c) Qual o calor associado à reação?
a) Escreva a equação química que ocorre no calorímetro.
b) Informe a variação da energia interna do sistema.
c) Qual o calor associado à reação?
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um problema de calorimetria, que é uma parte da química que estuda como o calor é trocado em reações químicas. Precisamos resolver três partes:
a) Escrever a equação química que ocorre no calorímetro.
b) Informar a variação da energia interna do sistema.
c) Determinar o calor associado à reação.
Para resolver isso, vamos precisar lembrar de algumas coisas básicas sobre reações químicas, energia interna e calorimetria.
Passo 2
Vamos começar com a parte a): Escrever a equação química que ocorre no calorímetro.
Primeiro, sabemos que estamos misturando ácido hipocloroso (
) com hidróxido de sódio (NaOH). Quando um ácido reage com uma base, geralmente forma-se um sal e água. Esse tipo de reação é chamado de reação de neutralização.
Então, a reação básica de neutralização entre
e NaOH seria:
Essa é a equação química que está acontecendo no calorímetro.
Passo 3
Agora, vamos para a parte b): Informar a variação da energia interna do sistema.
A variação da energia interna (
) em um sistema pode ser relacionada ao calor absorvido ou liberado e ao trabalho realizado. No caso de um calorímetro a volume constante, não há trabalho de expansão ou compressão (já que o volume não muda), então a variação da energia interna é igual ao calor trocado pelo sistema.
Na primeira parte do experimento, sabemos que uma reação libera
de calor. Como o sistema está liberando calor, a variação da energia interna será negativa, pois está perdendo energia.
Portanto:
Passo 4
Finalmente, vamos para a parte c): Qual o calor associado à reação?
Aqui, queremos determinar o calor (
) da reação específica que ocorreu quando misturamos
com NaOH. Para isso, podemos usar a equação de calorimetria:
Onde:
-
é a capacidade calorífica do calorímetro. -
é a variação de temperatura.
Primeiro, precisamos encontrar a capacidade calorífica do calorímetro usando os dados da calibração:
Então:
Agora, usando a variação de temperatura do segundo experimento (
):
Como a temperatura aumentou, o sistema absorveu calor, então
é positivo.
Resposta
a) A equação química que ocorre no calorímetro é:
b) A variação da energia interna do sistema é
.
c) O calor associado à reação é
.
Exercícios relacionados
Escreva a equação da atomização de 2-metilpropano gasoso,
(g). Com os dados apresentados nos quadros, calcule a entalpia padrão de formação de 2-metilpropano gasoso.
Composto |
|
---|---|
|
716,7 |
|
218,0 |
Ligação | Energia de ligação (kJ mol
|
:—: | :—: |
C-C | 347 |
C-H | 413 |
A hidrazina
e a 1,1-dimetil-hidrazina
reagem espontaneamente com o oxigênio, equações 1 e 2 respectivamente, e podem ser usadas como combustíveis de foguetes.
Equação 1:
Equação 2:
a) Com os dados apresentados no quadro a seguir, determine o valor da entalpia para as duas reações.
Equação 1:
Equação 2:
a) Com os dados apresentados no quadro a seguir, determine o valor da entalpia para as duas reações.
Composto |
|
---|---|
|
|
|
|
|
- 241,8 |
|
- 393,5 |
b) Suponha que você seja responsável pela escolha de uma das substâncias para ser usada como combustível por um foguete da NASA. A partir dos valores encontrados no item (a), indique qual substância você escolheria como combustível. Justifique sua resposta ao item anterior.
a) Com os dados apresentados no quadro, calcule a entalpia da ligação oxigênio-oxigênio na molécula de peróxido de hidrogênio
.
b) Considerando que , o que pode dizer sobre a ordem da ligação oxigênio-oxigênio nesta molécula?
b) Considerando que
|
|
---|---|
Energia de ligação O-H | 464 |
|
1070 |