Questão 4

IME 2023

Química

(IME - 2023/2024)

Uma amostra de 0,156 g de benzeno gasoso sofreu combustão em um calorímetro de pressão constante com capacidade calorífica de $586 J cdot K^{-1}$ .

Sabe-se que:

i) a temperatura do calorímetro aumentou em 6,0 K;

ii) todos os produtos formados são gasosos;

iii) o conjunto calorímetro-meio reacional é um sistema isolado;

iv) todo o benzeno foi consumido.

Calcule a massa, em gramas, de dióxido de carbono formado.

Gabarito:

Resolução:

Conhecendo a massa do benzeno, é possível determinar o número de mols que sofreu a combustão dentro do calorímetro. Utilizando a massa molar do benzeno 78gmol^-1, segue que,

$n=frac{m}{MM}Rightarrow n=frac{0,156g}{78gmol^{-1}}= 2cdot 10^{-3}mol$

A reação de combustão pode ser escrita por

$C_6H_6 + (frac{2x+y+3}{2})O_2 ightarrow xCO_2 + yCO + 3H_2O$ , x+y=6

Como q_total = 0, segue que, CΔT + ΔH = 0, logo ΔH=-586 . 6 = -3512J ou -3,512kJ

Dessa forma,

$Delta H = frac{-3,512kJ}{2cdot10^{-3}mol}=-1758kJmol^{-1}$

Então, pelos dados fornecidos,

$Delta H_{reacao}= xcdot Delta H^f_{CO_2}+ycdot Delta H^f_{CO} + 3cdotDelta H^f_{H_2O}-Delta H^f_{C_6H_6}$

Com os valores fornecidos podemos calcular os valores de x e y.

$-1758=-394cdot x- (6-x)cdot 111+3cdot (-242)-(+83)$

Resolvendo, encontramos x=1, logo, y=5.

A reação balanceada é

$C_6H_6 + 5O_2 ightarrow CO_2 + 5CO + 3H_2O$

Com isso, é possivel concluir que serão formados 2.10^-3 mol de CO₂, o equivalente à 0,088g.

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