Suponha que de foram misturados com de um calorímetro de copo de café. A temperatura das soluções antes da mistura foi de . Após a mistura e a ocorrência da reação, a temperatura foi de . Qual foi a variação de entalpia quando um mol de ácido é neutralizado? Suponha que as densidades de todas as soluções sejam , e suas capacidades caloríficas específicas, .

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de calorimetria! O que a gente tem aqui é uma mistura de ácido clorídrico (HCl) com hidróxido de sódio (NaOH) em quantidades iguais, e queremos descobrir a variação de entalpia quando um mol de ácido é neutralizado. Para isso, vamos precisar entender de reação de neutralização, calorimetria e algumas fórmulas básicas de física para calcular a quantidade de calor envolvida na reação.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de mols de HCl e NaOH que estamos misturando. A concentração dada é de e o volume é de para cada solução. Lembrando que é igual a .
Usamos a fórmula:
çã
Então para o HCl:
E para o NaOH:

Passo 3

Agora que sabemos que temos de cada reagente, podemos ver que a reação de neutralização completa. A equação da reação é:
Então, como as quantidades são iguais, todo o HCl vai reagir com o NaOH.

Passo 4

Vamos calcular a quantidade de calor liberado ou absorvido na reação. Para isso, usamos a fórmula do calor:
Onde:
  • é o calor,
  • é a massa da solução,
  • é a capacidade calorífica específica,
  • é a variação de temperatura.

Passo 5

Primeiro, calculamos a massa da solução. Sabendo que a densidade é e o volume total é :

Passo 6

A variação de temperatura ( ) é a temperatura final menos a inicial:

Passo 7

Agora, aplicamos os valores na fórmula do calor:
Como a temperatura aumentou, a reação liberou calor, então é negativo:

Passo 8

Esse é o calor liberado para a quantidade de mols que reagiram, que foi . Queremos saber o calor liberado por mol, então dividimos:
Convertendo para :

Resposta

A variação de entalpia quando um mol de ácido é neutralizado é de .

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Aplique a lei de Hess para calcular a variação de entalpia para a formação de a partir de e , sendo , utilizando os seguintes valores de entalpia:
çã
(mol de reação)
çã
A combustão do etano, , tem uma variação de entalpia de para a reação conforme escrita a seguir. Calcule para a combustão de de .
çã
Calcule a entalpia padrão de combustão do benzeno, .
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