Questão 10
FUVEST 2005
(FUVEST - 2005 - 2 FASE) Define-se balanço de oxigênio de um explosivo, expresso em percentagem, como a massa de oxigênio faltante (sinal negativo) ou em excesso (sinal positivo), desse explosivo, para transformar todo o carbono, se houver, em gás carbônico e todo o hidrogênio, se houver, em água, dividida pela massa molar do explosivo e multiplicada por 100. O gráfico ao lado traz o calor liberado na decomposição de diversos explosivos, em função de seu balanço de oxigênio.
Um desses explosivos é o tetranitrato de pentaeritritol (PETN, C5H8N4O12). A equação química da decomposição desse explosivo pode ser obtida, seguindo-se as seguintes regras:
- Átomos de carbono são convertidos em monóxido de carbono.
- Se sobrar oxigênio, hidrogênio é convertido em água.
- Se ainda sobrar oxigênio, monóxido de carbono é convertido em dióxido de carbono.
- Todo o nitrogênio é convertido em nitrogênio gasoso diatômico.
a) Escreva a equação química balanceada para a decomposição do PETN.
b) Calcule, para o PETN, o balanço de oxigênio.
c) Calcule o ∆H de decomposição do PETN, utilizando as entalpias de formação das substâncias envolvidas nessa transformação.
d) Que conclusão é possível tirar, do gráfico apresentado, relacionando calor liberado na decomposição de um explosivo e seu balanço de oxigênio?
Gabarito:
Resolução:
a) Escreva a equação química balanceada para a decomposição do PETN.
C5H8N4O12 → 5C + 8H + 4N + 12O
5C + 12O → 5CO + 7O
8H + 7O → 4H2O + 3O
3CO + 3O → 3CO2
4N → 2N2
______________________________
C5H8N4O12 → 2CO + 3CO2 + 2N2 + 4H2O
b) Calcule, para o PETN, o balanço de oxigênio.
A equação que representa o cálculo do balanço de oxigênio é a seguinte:
C5H8N4O12 → 5CO2 + 4H2O + 2N2
Para produzir apenas CO2 e H2O, são necessários 14 átomos de oxigênio no explosivo, porém, o explosivo possui somente 12 átomos de O, portanto, há uma deficiência de 2 átomos de O.
A massa de oxigênio em falta é calculada como -2 * 16g = -32g.
O balanço de oxigênio é igual a -32/316 * 100 = -10,12%
c) Calcule o ∆H de decomposição do PETN, utilizando as entalpias de formação das substâncias envolvidas nessa transformação.
∆H = Hp – HR
∆H = (– 220 – 968 – 1182) – (– 538)
∆H = – 1832 kJ/mol
d) Que conclusão é possível tirar, do gráfico apresentado, relacionando calor liberado na decomposição de um explosivo e seu balanço de oxigênio?
Conforme indicado no gráfico, observa-se que à medida que a quantidade de oxigênio presente no explosivo aumenta, também aumenta a quantidade de calor liberado, dentro do intervalo de -80% a 0%. No entanto, além desse ponto, a quantidade de calor liberado diminui.