Uma fita de magnésio metálico, de 15 g , é lançada num béquer com ácido clorídrico diluído. Calcule o trabalho realizado pelo sistema em consequência da reação. A pressão atmosférica é de 1,0 atm, e a temperatura, de 25^circ C.

Passo 1

Vamos resolver um exercício de química envolvendo termodinâmica. A questão nos pede para calcular o trabalho realizado pelo sistema quando uma fita de magnésio metálico de 15 g é lançada em um béquer com ácido clorídrico diluído. Para isso, vamos usar conceitos de reações químicas e a equação do trabalho em processos a pressão constante.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender a reação que está ocorrendo. Quando o magnésio metálico reage com o ácido clorídrico, a reação química é:
Mg(s) + 2,HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g)
Essa reação produz gás hidrogênio ( ), que vai influenciar no trabalho realizado pelo sistema.

Passo 3

Vamos calcular quantos mols de magnésio estão sendo utilizados. A massa molar do magnésio (Mg) é aproximadamente 24,305 g/mol. Então:
Número de mols de Mg = 15,g24,305,g/mol approx 0,617,mol ú

Passo 4

Pela equação da reação, sabemos que 1 mol de Mg produz 1 mol de . Portanto, 0,617 mol de Mg produzirão 0,617 mol de .

Passo 5

Agora, vamos calcular o volume de PV = nRT produzido usando a equação dos gases ideais:
V = nRTP = 0,617,mol times 0,0821,L·atm/mol·K times 298,K1,0,atm approx 15,05,L
Onde:
  • é a pressão (1,0 atm),
  • é o volume que queremos encontrar,
  • é o número de mols de gás (0,617 mol),
  • é a constante dos gases ideais ( ),
  • é a temperatura em Kelvin (25°C + 273 = 298 K).
Rearranjando a equação para :

Passo 6

O trabalho realizado pelo sistema em um processo a pressão constante é dado por:
w = -PDe
Onde:
  • w = -1,0,atm times 15,05,L times 101,325,J/L·atm approx -1522,J é o trabalho,
  • é a pressão (1,0 atm),
  • é a variação de volume (15,05 L).
Convertendo a pressão para unidades compatíveis com o trabalho em Joules, sabendo que :

Resposta

O trabalho realizado pelo sistema é aproximadamente .

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