Com os seguintes dados de energia de ligação em
calcule o calor de combustão do metanol líquido a
. Dados adicionais:
,
.
Ligação |
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|
|
|
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---|---|---|---|---|---|
|
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
- 3 ligações
- Oxigênio (
): - 1 ligação
- 1 ligação
Produtos:
- Dióxido de carbono (
): - 2 ligações
- 2 ligações
- Água (
): - 2 ligações
por molécula, totalizando 4 ligações
- 2 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:
Total das ligações rompidas:
Energia das ligações formadas nos produtos:
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:
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):
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:
Resposta
O calor de combustão do metanol líquido a
é aproximadamente -876 kJ/mol.