O tolueno,
, é usado na fabricação de explosivos tais como TNT (trinitrotolueno). Uma amostra de
de tolueno líquido foi colocada em uma bomba calorimétrica juntamente com excesso de oxigénio. Quando a combustāo do tolueno foi iniciada, a temperatura do calorímetro aumentou de
para
. Os produtos da combustāo sáo
e
e a capacidade calorifica do calorímetro era de
.
(a) Escreva a cquação química balanceada para a reaçâo no calorímetro.
(b) Quantos joules foram liberados pela reação?
© Quantos joules seriam liberados em condiçöes semelhantes se na combustāo tivesse sido utilizado
de tolueno?
(a) Escreva a cquação química balanceada para a reaçâo no calorímetro.
(b) Quantos joules foram liberados pela reação?
© Quantos joules seriam liberados em condiçöes semelhantes se na combustāo tivesse sido utilizado
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma reação de combustão do tolueno (
) num calorímetro, onde a temperatura sobe de
para
. Precisamos:
a) Escrever a equação química balanceada dessa reação.
b) Calcular quantos joules foram liberados durante a reação.
c) Determinar quantos joules seriam liberados se usássemos
de tolueno.
Vamos precisar de conhecimentos sobre reações de combustão, balanceamento de equações químicas, e conceito de calorímetro e capacidade calorífica para resolver esses itens.
Passo 2
Vamos começar com a parte (a): escrever a equação química balanceada da combustão do tolueno.
Primeiro, sabemos que a combustão completa de um hidrocarboneto como o tolueno envolve reagir com oxigênio (
) para formar dióxido de carbono (
) e água (
).
A fórmula geral da combustão é:
Agora, precisamos balancear a equação para que o número de átomos de cada elemento seja igual nos reagentes e nos produtos.
Para o tolueno,
:
- Carbono: 7 átomos → 7 moléculas de
- Hidrogênio: 8 átomos → 4 moléculas de
Então, temos:
Agora, balanceamos o oxigênio:
Nos produtos:
átomos de O nas
e
átomos de O nas
, totalizando 18 átomos de O.
Nos reagentes, já temos o O2. Para ter 18 átomos de O, precisamos de
.
Portanto, a equação balanceada é:
Passo 3
Agora, vamos para a parte (b): calcular quantos joules foram liberados pela reação.
Primeiro, usamos a fórmula do calor liberado pelo calorímetro:
onde:
-
é o calor liberado, -
é a capacidade calorífica do calorímetro, -
é a variação de temperatura.
Dados:
- Capacidade calorífica,
- Variação de temperatura,
Calculando:
Isso significa que 63,68 kJ de energia foram liberados pela combustão de 1,500 g de tolueno.
Passo 4
Por fim, na parte ©, precisamos achar quantos joules seriam liberados se usássemos
de tolueno.
Primeiro, encontramos a massa molar do tolueno (
):
- Carbono:
- Hidrogênio:
- Massa molar total:
Sabemos que 1,500 g liberaram 63,68 kJ, então a energia liberada por mol é:
Portanto, aproximadamente 293,18 kJ seriam liberados na combustão de 1,00 mol de tolueno.
Resposta
(a) A equação química balanceada é:
(b) Foram liberados aproximadamente
de energia.
© Seriam liberados aproximadamente
se fosse utilizado
de tolueno.