O hidrocarboneto butano C4 H10 (composto formado exclusivamente por carbono e hidrogênio) é um dos componentes presentes no gás de cozinha. Caracterizado por ser um gás incolor e inflamável em seu ponto de ebulição, possui densidade igual a 0,60 g / mL.
Calcule a energia liberada na combustão completa de 6 litros de butano.
C4 H10+65 O2 4 CO2+5 H2 O
Dados: Energias de ligação em KJ/mol: C-C=348 ; C-H=413 ; O=O=495 ; C=O=799 ; H-O=463.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular a energia liberada na combustão completa de 6 litros de butano ( C4H10). Pra isso, vamos usar conceitos de química como densidade, molaridade e energia de ligação. Vamos precisar saber como converter volume em massa, depois em mols, e por fim, calcular a energia envolvida na reação química usando as energias de ligação fornecidas.

Passo 2

Primeiro, vamos converter os 6 litros de butano em mililitros, porque a densidade está em g/mL. Sabemos que 1 litro é igual a 1000 mililitros.
6 litros = 6000 mL

Passo 3

Agora, usamos a densidade para encontrar a massa do butano. A densidade é 0,60 g/mL, então multiplicamos pelo volume:
Massa = 6000 mL times 0,60 g/mL = 3600 g

Passo 4

Vamos calcular quantos mols de butano temos. Para isso, precisamos da massa molar do butano ( C4H10). Calculamos somando as massas dos átomos:
Massa molar do C4H10 = 4 times 12 g/mol (C) + 10 times 1 g/mol (H) = 58 g/mol
Então, os mols de butano são:
Mols de C4H10 = 3600 g58 g/mol approx 62,07 mol

Passo 5

Agora vamos analisar a reação de combustão completa do butano:
C4H10 + 13 O2 8 CO2 +10 H2O
Nota: Parece que houve um erro de digitação no enunciado original onde foi escrito 65 O2. O correto para balancear a combustão completa do butano é 13 O2.

Passo 6

Vamos calcular a energia envolvida na reação usando as energias de ligação fornecidas. A energia total da reação é dada por:
Deçõçõ
Primeiro, identificamos as ligações quebradas e formadas na reação.
Ligações quebradas:
  • 4 ligações C-C em C4H10
  • 10 ligações C-H em C4H10
  • 26 ligações O=O em 13 O2
Ligações formadas:
  • 16 ligações C=O em 8 CO2
  • 20 ligações H-O em 10 H2O

Passo 7

Vamos calcular a energia das ligações quebradas:
Energia das ligações quebradas = (4 times 348) + (10 times 413) + (26 times 495) çõ
= 1392 + 4130 + 12870 = 18492 kJ/mol
Agora, a energia das ligações formadas:
Energia das ligações formadas = (16 times 799) + (20 times 463) çõ
= 12784 + 9260 = 22044 kJ/mol

Passo 8

Calculamos a variação de entalpia da reação:
De
O sinal negativo indica que a reação libera energia, ou seja, é exotérmica.

Passo 9

Agora, vamos calcular a energia liberada para os 62,07 mols de butano que temos:
Energia total = 62,07 mol times (-3552 kJ/mol) approx -220,600 kJ

Resposta

A energia liberada na combustão completa de 6 litros de butano é aproximadamente -220.600, kJ.

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