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:
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
.
Exercícios relacionados
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:
A combustão do etano,
, tem uma variação de entalpia de
para a reação conforme escrita a seguir. Calcule
para a combustão de
de
.
Calcule a entalpia padrão de combustão do benzeno,
.
A entalpia de formação do benzeno é conhecida
, e outros valores necessários podem ser pesquisados.
Uma amostra de
de açúcar (sacarose,
) é queimada em um calorímetro de bomba (bomba calorimétrica). A temperatura de
de água no calorímetro aumenta de
para
. A capacidade calorífica da bomba é de
, e a capacidade calorífica específica da água é de
. Calcule (a) o calor liberado por grama de sacarose e (b) o calor liberado por mol de sacarose.