(EsPCEx - 2020)
O carbeto de cálcio, de fórmula CaC2, é muito comum em equipamentos usados por exploradores de cavernas para fins de iluminação. Ele reage com água e gera como um dos produtos o gás acetileno (etino), de fórmula C2H2, conforme mostra a equação, não balanceada, a seguir
CaC2 (s) + H2O (l) → C2H2 (g) + Ca(OH)2 (g) (equação 1)
Sequencialmente, esse gás inflamável pode sofrer uma reação de combustão completa, liberando energia, conforme a equação, não balanceada, a seguir
C2H2 (g) + O2 (g) → CO2 (g) + H2O(g) + calor (equação 2)
Uma massa de 512g de carbeto de cálcio com pureza de 50% (e 50% de materiais inertes) é tratada com água, obtendo-se uma certa quantidade de gás acetileno. Esse gás produzido sofre uma reação de combustão completa.
Considerando a reação de combustão completa do acetileno nas condições ambientes (25ºC e 1 atm), o volume de gases obtidos e o valor da energia liberada como calor nessa reação, a partir da massa original de carbeto de cálcio, são, respectivamente,
Dados:
- volume molar na condição ambiente = 24,5 L·mol-1 (25ºC e 1 atm); calor de combustão do etino = -1298 kJ·mol-1; e
- constante universal dos gases R = 0,082 L·atm·mol-1·k-1
294 L e 3240 kJ
156 L e 2320 kJ
294 L e 4480 kJ
156 L e 6660 kJ
294 L e 5192 kJ
Gabarito:
294 L e 5192 kJ
Como a amostra de 512g de carbeto de cálcio tem pureza de 50%, a massa de carbeto de cálcio na amostra é:
512g amostra ____ 100%
mCaC2 __________ 50%
mCaC2 = 256g
Essa é a equação balanceada da reação entre o carbeto de cálcio e a água:
CaC2 (s) + 2 H2O (l) → C2H2 (g) + Ca(OH)2 (s)
Da proporção estequiométrica 1 mol (64g) de carbeto de cálcio forma 1 mol (26g) de acetileno . A massa de acetileno formada por 256g de carbeto de cálcio pode ser calculada utilizando essa relação
64g CaC2 ______ 26g C2H2
256g CaC2 ______ mC2H2
mC2H2 = 104g de C2H2
Essa é a equação balanceada da reação de combustão do acetileno:
C2H2 (g) + 5/2 O2 (g) → 2 CO2 (g) + H2O (g)
Da proporção estequiométrica, 1 mol (26g) de acetileno forma 2 mol de CO2 e 1mol de H2O. A quantidade de matéria de gases formados é 3mol. O volume ocupado por essa quantidade de gases pode ser calculado a partir do dado de volume molar informado no enunciado
1mol gás _____ 24,5 L
3 mol gás _____ Vgás
Vgás = 73,5L
Ou seja, a combustão completa de 1mol (26g) de acetileno forma 73,5L de gás. O volume de gás formado a partir de 4mol (104g) de etino pode ser calculado por essa relação:
1mol acetileno _____ 73,5 L
4mol acetileno _____ V’gás
V’gás = 294 L
A combustão completa de 1mol de acetileno libera 1298kJ de energia, então a energia liberada na combustão completa de 4mol de acetileno pode ser calculada por essa relação:
1mol acetileno _____ 1298kJ
4mol acetileno _____ E
E = 5192 kJ
Portanto, a alternativa correta é a letra E.