Determinar o calor liberado na combustão de 1 m^3 de metano (medido em CNTP), a 0^circ C e sob pressão total de 1 bar. São fornecidos os calores padrões de formação: do dióxido de carbono: -393 kJ mol^-1; do vapor d CH4(g)+2 O2(g) CO2(g)+2 H2 O(9)

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente calcular o calor liberado quando queimamos 1 metro cúbico de metano ( ) nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP), que são e 1 bar. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de estequiometria e termodinâmica, especificamente o cálculo do calor de combustão utilizando os calores padrões de formação das substâncias envolvidas na reação.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender a reação de combustão do metano. A equação balanceada é:
CH4(g) + 2, O2(g) CO2(g) + 2, H2O(l)
Essa equação nos mostra que 1 mol de metano reage com 2 mols de oxigênio para produzir 1 mol de dióxido de carbono e 2 mols de água.

Passo 3

Agora, vamos calcular quantos mols de metano temos em 1 metro cúbico nas condições normais de temperatura e pressão. Sabemos que, nas CNTP, 1 mol de gás ocupa 22,4 litros ( n = VolumeVolume molar = 1, m^30,0224, m^3/mol approx 44,64, mol m³).
Então, o número de mols de metano ( ) é:

Passo 4

Agora, vamos usar os calores padrões de formação para calcular o calor de combustão. A fórmula para o calor de reação ( De=ntes) çã) é:
çã
Os calores padrões de formação fornecidos são:
  • de
  • de (geralmente , mas vamos precisar confirmar)
E sabemos que:
  • de
  • de (elemento na forma padrão)

Passo 5

Aplicando os valores na fórmula:
Deçã
Deçã
Deçã
Isso significa que a combustão de 1 mol de metano libera .

Passo 6

Como calculamos anteriormente que temos aproximadamente Q = n times De de metano, o calor total liberado será:
çã

Resposta

O calor liberado na combustão de 1 metro cúbico de metano nas condições normais de temperatura e pressão é aproximadamente .

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