O etanol, C2 H5 OH, é um líquido utilizado como combustível. (a) Escreva a equação química referente à combustão completa desse composto. (b) Considerando os dados contidos no quadro abaixo, determine a energia liberada pela queima total de 3,78 L de etanol. A densidade desse álcool é 0,787 g mL^-1.
Composto De
C2 H5 OH(l) -277,63
H2 O(l) -285,90
CO2(g) -393,50

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão tem duas partes: primeiro, escrever a equação química da combustão completa do etanol, e segundo, calcular a energia liberada ao queimar 3,78 litros de etanol. Para isso, vamos precisar conhecer um pouco sobre reações de combustão, densidade, massa, mols e entalpia. Vamos lá!

Passo 2

Parte (a): Escrevendo a equação de combustão completa do etanol
Primeiro, vamos entender o que é combustão completa. É quando um combustível reage completamente com o oxigênio, formando dióxido de carbono (CO₂) e água (H₂O), liberando energia no processo.
O etanol tem a fórmula química C2H5OH. Então, a combustão completa desse composto seria:
C2H5OH + O2 CO2 + H2O
Agora, vamos balancear essa equação. Balancear significa que o número de átomos de cada elemento deve ser igual nos dois lados da equação.
Saldo de carbono ©:
  • Lado esquerdo: 2 C (do etanol)
  • Lado direito: 1 CO₂ → 1 C
Para balancear, colocamos 2 CO₂:
C2H5OH + O2 2,CO2 + H2O
Saldo de hidrogênio (H):
  • Lado esquerdo: 6 H (5 do etanol + 1 do OH)
  • Lado direito: 2 H (da água)
Para balancear, colocamos 3 H₂O:
C2H5OH + O2 2,CO2 + 3,H2O
Saldo de oxigênio (O):
  • Lado esquerdo: 1 (do etanol) + 2x (do O₂)
  • Lado direito: 4 (dos CO₂) + 3 (das H₂O) = 7
Portanto,
C2H5OH + 72,O2 2,CO2 + 3,H2O
Para evitar frações, multiplicamos todos os coeficientes por 2:
2,C2H5OH + 7,O2 4,CO2 + 6,H2O
Essa é a equação balanceada da combustão completa do etanol.

Passo 3

Parte (b): Calculando a energia liberada pela queima de 3,78 litros de etanol
Vamos calcular a energia liberada ao queimar 3,78 litros de etanol usando os dados fornecidos.
Passo 3.1: Calcular a massa de etanol
Primeiro, precisamos saber a massa de 3,78 litros de etanol. Sabemos que a densidade ( rho) é de 0,787 , g/mL.
Convertendo litros para mililitros:
3,78 , L = 3780 , mL
Agora, usamos a fórmula da densidade:
Massa = rho times Volume Massa = 0,787 , g/mL times 3780 , mL Massa = 2971,26 , g
Passo 3.2: Calcular o número de mols de etanol
Agora, vamos calcular quantos mols de etanol temos. Primeiro, precisamos da massa molar do etanol ( C2H5OH).
Calculando a massa molar:
  • Carbono ©: 12,01 g/mol × 2 = 24,02 g/mol
  • Hidrogênio (H): 1,008 g/mol × 6 = 6,048 g/mol
  • Oxigênio (O): 16,00 g/mol × 1 = 16,00 g/mol
Total:
Massa , molar = 24,02 + 6,048 + 16,00 = 46,068 , g/mol
Então, o número de mols ( n) é:
n = MassaMassa molar = 2971,26 , g46,068 , g/mol approx 64,48 , mol
Passo 3.3: Calcular a energia liberada usando a entalpia
A entalpia de combustão do etanol ( De) é dada como -277,63 , kJ/mol.
A energia total liberada ( Q) é:
Q = n times De
O sinal negativo indica que é uma liberação de energia.

Resposta

A energia liberada pela queima total de 3,78 , L de etanol é aproximadamente -17.912 , kJ.

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