EsPCEx 2016
O propan-2-ol (álcool isopropílico), cuja fórmula é C3H8O, é vendido comercialmente como álcool de massagem ou de limpeza de telas e de monitores. Considerando uma reação de combustão completa com rendimento de 100% e os dados de entalpias padrão de formação (ΔHf ) das espécies participantes desse processo e da densidade do álcool, a quantidade de energia liberada na combustão completa de 10,0 L desse álcool será de
974783 kJ.
747752 kJ.
578536 kJ.
469247 kJ.
258310 kJ.
Resolução
1. Ajuste da equação de combustão completa
Para o propan-2-ol (C3H8O):
\[ \mathrm{C_3H_8O(l) + \tfrac{9}{2}\,O_2(g) \;\rightarrow\; 3\,CO_2(g) + 4\,H_2O(v)} \]
• 3 átomos de C → 3 CO2
• 8 átomos de H → 4 H2O
• Contagem de O nos produtos: 3×2 + 4×1 = 10 O.
O álcool já possui 1 O, faltam 9 O provenientes do O2: \(\tfrac{9}{2}\,O_2\).
2. Cálculo da entalpia padrão da reação (ΔHrxn)
Usa-se \(\Delta H_{\text{rxn}} = \sum n\,\Delta H_f^\circ(\text{produtos}) - \sum n\,\Delta H_f^\circ(\text{reagentes})\).
- CO2(g): 3 mol × (–394 kJ mol–1) = –1 182 kJ
- H2O(v): 4 mol × (–242 kJ mol–1) = – 968 kJ
- Total produtos = –2 150 kJ
- Reagentes: C3H8O(l): 1 mol × (–163 kJ mol–1) = –163 kJ
- O2: \(\Delta H_f^\circ = 0\)
\[ \Delta H_{\text{rxn}} = (-2\,150) - (-163) = -1\,987 \;\text{kJ mol}^{-1} \]
Logo, cada mol do álcool libera 1 987 kJ.
3. Quantidade de álcool (10,0 L)
Volume → massa:
\( V = 10,0\,\text{L} = 10\,000\,\text{mL}\)
\( m = d\,V = 0{,}78\;\text{g mL}^{-1} \times 10\,000\,\text{mL} = 7\,800\,\text{g} \)
Massa molar do álcool:
\(M = 3(12) + 8(1) + 16 = 60\;\text{g mol}^{-1}\)
Moles:
\( n = \dfrac{7\,800}{60} = 130\;\text{mol}\)
4. Energia liberada
\[ Q = |\Delta H_{\text{rxn}}| \times n = 1\,987\;\text{kJ mol}^{-1} \times 130\,\text{mol} = 258\,310\,\text{kJ} \]
Resposta: 2,58 × 105 kJ → alternativa E.
Dicas
Erros Comuns
- Entalpia padrão de formação (ΔHf): variação de entalpia para formar 1 mol de substância a partir de seus elementos no estado padrão.
- Entalpia de reação: \(\Delta H_{\text{rxn}} = \sum n\,\Delta H_f(\text{produtos}) - \sum n\,\Delta H_f(\text{reagentes})\).
- Combustão completa: hidrocarbonetos/alcoóis + O2 → CO2 + H2O.
- Densidade: relaciona massa e volume (m = d · V).
- Estequiometria: balanceamento de equações e conversão mol ↔ g.
