Enunciado
Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 7.1 - Ex. 53
7.53 O ácido clorídrico oxida o metal zinco em uma reação que produz gás hidrogênio e íons cloreto. Uma peça de metal de massa foi colocada em um aparelho que contém L de M de . Se a temperatura inicial da solução de ácido clorídrico é , qual é a temperatura final da solução? Suponha que a densidade e a capacidade calorífica molar da solução de ácido clorídrico são iguais às da água e que todo o calor é usado para aumentar a temperatura da solução.
Passo 1
(AHHH... provavelmente você chegou até aqui porque essa questão na versão em portugês do livro está faltando um dado que é a massa do metal. Bom, a massa é 8,5 g...)
Antes de mais nada devemos escrever a reação
Notamos que a reação não está balanceada, mas essa é bem fácil, ne
Agora, como temos inicialmente de metal (zinco) e de uma solução
de , devemos investigar quem é o reagente limitante. Para isso, vamos calcular quantos mol temos inicialmente de zinco e de .
Como a massa molar do zinco é 65,4 g/mol, temos, então
Como a concentração da solução é e o volume é , então
Como 1 mol de HCl precisa de 2 mol de Zinco para reagir, então concluímos que o zinco é o reagente limitante, pois os 0,13 mol de zinco só precisam de 0,26 mol de HCl.
Passo 2
Agora precisamos calcular qual o calor que essa reação libera.
Vamos fazer isso calculando a entalpia de reação a partir das entalpias padrão de formação que encontramos no Apêndice 2A.
Para a entalpia padrão de formação do devemos levar em consideração que ele é composto por dois tipos de íons, 1 íon de e 2 íons de
Vamos expressar a entalpia de reação a partir das entalpias de formação
ATENÇÃO, essa expressão achada é para 1 mol, mas nós temos menos (calculamos anteriormente que 0,13 mol de zinco vai reagir com 0,26 mol de gerando 0,13 mol de ), então já vamos usar essas quantidades para calcular a entalpia de reação
Passo 3
Como ele pede pra considerar as propriedades da solução iguais às da água, temos que a densidade da água é e que a capacidade calorífica é
Podemos calcular qual a massa de água que precisa ser aquecida
Usando, então a equação