Com os seguintes dados de energia de ligação em calcule o calor de combustão do metanol líquido a . Dados adicionais: , .
Ligação
415,9 804,2 463,6 498,3 327,2

Passo 1

Então, vamos lá! A gente tem um exercício que pede para calcular o calor de combustão do metanol líquido a 25°C. Estamos trabalhando com energia de ligação de diferentes moléculas e também com entalpia de vaporização da água e do metanol. Para resolver isso, vamos precisar usar as energias de ligação fornecidas e levar em conta as mudanças de fase que acontecem durante a combustão.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a equação balanceada da combustão do metanol. O metanol ( ) reage com o oxigênio ( ) para formar dióxido de carbono ( ) e água ( ). A equação balanceada fica assim:

Passo 3

Agora, vamos identificar todas as ligações presentes nos reagentes e nos produtos para calcular a energia total envolvida nas quebras e formações de ligações.
Reagentes:
  • Metanol ( ):
    • 3 ligações
    • 1 ligação
    • 1 ligação
  • Oxigênio ( ):
    • 1 ligação
Produtos:
  • Dióxido de carbono ( ):
    • 2 ligações
  • Água ( ):
    • 2 ligações por molécula, totalizando 4 ligações

Passo 4

Vamos agora calcular a energia total das ligações rompidas nos reagentes e a energia total das ligações formadas nos produtos usando as energias de ligação fornecidas.
Energia das ligações rompidas nos reagentes:
ê
Total das ligações rompidas:
Energia das ligações formadas nos produtos:
óÁ
Total das ligações formadas:

Passo 5

Agora, vamos calcular a energia líquida das ligações, que é a diferença entre a energia das ligações formadas e a energia das ligações rompidas:
çõ
Isso significa que, apenas considerando as ligações químicas, a reação libera 926 kJ de energia.

Passo 6

No entanto, precisamos considerar as mudanças de fase que ocorrem durante a combustão. Como estamos lidando com substâncias líquidas, mas as energias de ligação geralmente são consideradas no estado gasoso, devemos ajustar para levar em conta a entalpia de vaporização.
As mudanças de fase envolvidas são:
  • Metanol líquido vaporizando.
  • Água formada líquida a partir de vapor.
Vamos calcular a entalpia total associada a essas mudanças.
Entalpia de vaporização do metanol:
Entalpia de condensação da água (oposto da vaporização):
áá
Como formamos 2 mol de água, a entalpia total da condensação é:
Entalpia total das mudanças de fase:

Passo 7

Agora, somamos a energia das ligações com a entalpia das mudanças de fase para obter o calor total da reação:
çõç

Resposta

O calor de combustão do metanol líquido a é aproximadamente -876 kJ/mol.

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