A combustão do etanol (C2H5OH) é uma reação química exotérmica que libera energia na forma de calor. Considere a equação química balanceada para a combustão completa do etanol: C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(g). A entalpia padrão de formação do etanol líquido é de -277.7 kJ/mol, a entalpia padrão de formação do dióxido de carbono gasoso é de -393.5 kJ/mol e a entalpia padrão de formação da água na forma de vapor é de -241.8 kJ/mol. Com base nas informações fornecidas, responda às seguintes perguntas:
A) Qual é a variação da entalpia padrão da reação de combustão do etanol? Explique como você chegou a essa resposta.
B) Considerando que 1 mol de etanol foi completamente queimado, quanto calor é liberado ou absorvido nessa reação?
C) Se 50 g de etanol fossem completamente queimados, quanto calor seria liberado ou absorvido nessa reação? (Dica: lembre-se de usar a massa molar do etanol, que é aproximadamente 46 g/mol).
D) Qual é a relação entre a variação da entalpia e a quantidade de etanol queimado? Explique como essas duas grandezas estão relacionadas.
A) Qual é a variação da entalpia padrão da reação de combustão do etanol? Explique como você chegou a essa resposta.
B) Considerando que 1 mol de etanol foi completamente queimado, quanto calor é liberado ou absorvido nessa reação?
C) Se 50 g de etanol fossem completamente queimados, quanto calor seria liberado ou absorvido nessa reação? (Dica: lembre-se de usar a massa molar do etanol, que é aproximadamente 46 g/mol).
D) Qual é a relação entre a variação da entalpia e a quantidade de etanol queimado? Explique como essas duas grandezas estão relacionadas.
Passo 1
Vamos resolver um exercício sobre a combustão do etanol (C₂H₅OH), que é uma reação química exotérmica. Isso significa que libera calor. Para resolver as perguntas, vamos precisar entender as entalpias padrão de formação dos reagentes e produtos e como calcular a variação da entalpia da reação usando essas informações.
Passo 2
Parte A: Qual é a variação da entalpia padrão da reação de combustão do etanol?
Primeiro, precisamos calcular a variação da entalpia padrão da reação (ΔH°_reação) usando as entalpias padrão de formação (ΔH°_f) dos produtos e reagentes.
A fórmula é:
Vamos aplicar isso:
- Produtos: 2 CO₂(g) e 3 H₂O(g)
- Reagentes: 1 C₂H₅OH(l) e 3 O₂(g)
Sabemos que a entalpia padrão de formação do O₂(g) é 0 kJ/mol porque é um elemento na sua forma padrão.
Calculando:
Passo 3
Parte B: Quanto calor é liberado ou absorvido quando 1 mol de etanol é completamente queimado?
A variação da entalpia calculada na parte A é de -1234,7 kJ/mol. O sinal negativo indica que o calor é liberado durante a reação. Portanto, ao queimar 1 mol de etanol, 1234,7 kJ de calor são liberados.
Passo 4
Parte C: Se 50 g de etanol forem completamente queimados, quanto calor será liberado ou absorvido?
Primeiro, precisamos converter a massa de etanol para mols usando a massa molar do etanol (aproximadamente 46 g/mol).
Sabemos que para cada mol de etanol queimado, são liberados 1234,7 kJ. Então, para 1,087 mol:
Portanto, aproximadamente 1343 kJ de calor são liberados quando 50 g de etanol são queimados.
Passo 5
Parte D: Qual é a relação entre a variação da entalpia e a quantidade de etanol queimado?
A variação da entalpia (ΔH) da reação está diretamente proporcional à quantidade de etanol que é queimada. Isso significa que quanto mais etanol for queimado, maior será a variação de entalpia. Se dobrarmos a quantidade de etanol, a quantidade de calor liberado ou absorvido também dobrará, mantendo a proporcionalidade constante.
Resposta
A) A variação da entalpia padrão da reação de combustão do etanol é de -1234,7 kJ/mol.
B) Quando 1 mol de etanol é completamente queimado, 1234,7 kJ de calor são liberados.
C) Ao queimar 50 g de etanol, aproximadamente 1343 kJ de calor são liberados.
D) A variação da entalpia é diretamente proporcional à quantidade de etanol queimado; quanto mais etanol for queimado, maior será a quantidade de calor liberado ou absorvido.