O etanol,
, 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
de etanol. A densidade desse álcool é
.
Composto |
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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
. Então, a combustão completa desse composto seria:
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:
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:
Saldo de oxigênio (O):
- Lado esquerdo: 1 (do etanol) + 2x (do O₂)
- Lado direito: 4 (dos CO₂) + 3 (das H₂O) = 7
Portanto,
Para evitar frações, multiplicamos todos os coeficientes por 2:
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 (
) é de
.
Convertendo litros para mililitros:
Agora, usamos a fórmula da densidade:
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 (
).
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:
Então, o número de mols (
) é:
Passo 3.3: Calcular a energia liberada usando a entalpia
A entalpia de combustão do etanol (
) é dada como
.
A energia total liberada (
) é:
O sinal negativo indica que é uma liberação de energia.
Resposta
A energia liberada pela queima total de
de etanol é aproximadamente
.