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Questão 2 (Química) da 2ª fase do ITA 2019

Química · Química: Combustão e poder calorífico

Uma determinada quantidade de um composto A foi misturada a uma quantidade molar três vezes maior de um composto B, ou seja, \text{A} + 3\text{B}. Essa mistura foi submetida a dois experimentos de combustão (I e II) separadamente, observando-se:

I. A combustão dessa mistura \text{A} + 3\text{B} liberou 550\text{ kJ} de energia.
II. A combustão dessa mistura \text{A} + 3\text{B}, adicionada de um composto C em quantidade correspondente a 25\% em mol do total da nova mistura, liberou 814\text{ kJ} de energia.

Considerando que os compostos A, B e C não reagem entre si, determine os valores numéricos

a) da quantidade, em mol, de A, B e C.

b) do calor de combustão, em \text{kJ}\ \text{mol}^{-1}, do composto C, \Delta\text{H}_\text{c}(\text{C}).

Dados: \Delta\text{H}_\text{c}(\text{A}) = -700\text{ kJ}\ \text{mol}^{-1}; \Delta\text{H}_\text{c}(\text{B}) = -500\text{ kJ}\ \text{mol}^{-1}.

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Resolução comentada

a) Seja x a quantidade de A, em mol. Como a quantidade de B é o triplo, n_\text{B}=3x.

No experimento I, a energia liberada é a soma das contribuições de A e de B:

700\,x+500\,(3x)=550
2200\,x=550 \Rightarrow x=0{,}25\ \text{mol}

Portanto, n_\text{A}=0{,}25\ \text{mol} e n_\text{B}=0{,}75\ \text{mol}. A mistura A + 3B tem 1{,}0\ \text{mol} no total.

No experimento II, C corresponde a 25\% em mol da nova mistura, ou seja, a A + 3B correspondem 75\%:

\frac{n_\text{C}}{1{,}0+n_\text{C}}=0{,}25 \Rightarrow n_\text{C}=0{,}25+0{,}25\,n_\text{C} \Rightarrow 0{,}75\,n_\text{C}=0{,}25 \Rightarrow n_\text{C}=\frac{1}{3}\approx 0{,}33\ \text{mol}

n_\text{A}=0{,}25\ \text{mol}; n_\text{B}=0{,}75\ \text{mol}; n_\text{C}=\tfrac13\approx0{,}33\ \text{mol}.

b) Como A, B e C não reagem entre si, as energias se somam. A parte A + 3B libera os mesmos 550\ \text{kJ} do experimento I. O restante vem da combustão de C:

814-550=264\ \text{kJ}

O calor de combustão de C é a energia liberada por mol:

|\Delta H_\text{c}(\text{C})|=\frac{264}{1/3}=792\ \text{kJ/mol}

Como a combustão libera calor, o sinal é negativo.

\Delta H_\text{c}(\text{C})=-792\ \text{kJ mol}^{-1}

Assunto: Combustão e poder calorífico.

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Ver como caiu na prova Questão 2 no caderno Química da 2ª fase do ITA 2019

Fonte: ITA 2ª fase 2019 · Química. Prova oficial ↗