Question

Sabendo que a densidade do etanol é de 0,7889 g/cm^3 determine qual será o pH de uma solução quando todo o CO2 produzido na reação de combustão do etanol solubilizar em 2 litros de água (H20). O valor de CO2 será obtido pelo cálculo de consumo de um veículo que faz 8km por litro da trajetória da sua residência de ida e volta para a sua residência. (Dados: C=12, 0=16, H=1).

d= m/v pH= -log [H30^+]

Answer 1

Parece um exercício bem grande, mas vamos passo a passo porque parece super divertido.

Como é pra usar a distância até minha casa, vou usar um valor de 2,5 km.

Como exercício, tente refazê-lo depois com o seu valor :)

1) Vamos descobrir quanto etanol vou queimar nessa brincadeira.

Se a distância até minha casa é de 2,5km, quando eu ir e depois voltar, terei percorrido um total de 5km.

Ele te diz que o veículo consome 1 litro a cada 8km, então quantos litros gastarei?

$\frac{1L}{8km}=\frac{x}{5km}$

Gastaremos um total de 0,625 litros de etanol.

2) Qual a massa de etanol nesses 0,625 litros?

$Densidade = \frac{massa}{volume}$, como sabemos que 1cm³ = 1ml e 1L = 1000ml:

$0,625 L * \frac{1000ml}{1L} = 625ml = 625cm^3$

$m = 0,7889 \frac{g}{cm^3} * 625cm^3 = 493g$

Iremos queimar 493g de etanol.

3) Quantos mols de etanol tem em 493g?

O etanol é a molécula: $C_2H_5OH$. Qual a sua massa molar?

$MM= 2*(\frac{12g}{mol})+5*(\frac{1g}{mol})+16g/mol + 1g/mol = 46g/mol$

Então:

$\frac{46g etanol}{1mol}=\frac{493g}{x}$

x = 10,7 mols de etanol serão queimados.

4) Quanto CO2 será liberado na água? A reação de combustão do etanol (lembre sempre de balancear) é dada por:

$C_2H_5OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O$

Ou seja, a cada mol de etanol que queimamos, é liberado o dobro de mols de $CO_2$. Com isso, liberamos um total de 10,7*2 = 21,4 mols de $CO_2$.

5) Qual será a concentração de $H_3O^+$ na água?

Ao jogarmos $CO_2$ na água , acontecerá a seguinte reação:

$CO_2 + H_2O \rightarrow H_2CO_3$

$H_2CO_3 + H_2O \rightarrow H_3O^+ + HCO_3^-$

O ácido carbônico (H2CO3) é um ácido fraco, então ele não se dissolve novamente. Para cada mol de gás carbônico, iremos liberar 1 mol de $H_3O^+$, então para 21,4 mols de $CO_2$, serão gerados 21,4 mols de $H_3O^+$, isso em 2L de água, como dito no enunciado.

$[H_3O^+] = \frac{21,4mols}{2L} = 10,7 mol/L$

6) Qual será então o pH?

$pH = - log[H_3O^+] = - log(10,7) = - 1,029$

CONSIDERAÇÕES:

- Numa situação real, isso nunca aconteceria, porque há um certo limite de dissociação, especialmente para ácidos tão fracos quanto o carbônico. O cálculo é chato e está além do que se aprende no Ensino Médio.

- Existem sim pH's negativos :)

Espero ter ajudado.

Parabenize sua professora pelo exercício, foi super legal.