Question

(UEL PR)

Considere as informações a seguir.

Estão sendo pesquisados, para uso em veículos automotores, combustíveis alternativos à gasolina, pois eles geram níveis menores de poluentes. O propano foi sugerido como um combustível econômico para veículos. Suponha que, num teste, sejam queimados 22,0 kg de C3H8 com 400 kg de ar, produzindo gás carbônico e água conforme a reação:

C3H8(g) + 5 O2(g)  3 CO2(g) + 4 H2O(g)

Massas molares em g/mol: C3H8 = 44,0; O2 = 32,0.

Considere as equações termoquímicas abaixo, onde o calor padrão de formação a 25ºC é fornecido.

I. C (g) + O2 (g)  CO2 (g) H = –393,5 kJ/mol

II. H2 (g) + ½ O2 (g)  H2O (g) H = –241,8 kJ/mol

III. 3C(g) + 4H2 (g)  C3H8 (g) H = –103,8 kJ/mol

Com base nessas informações, é correto afirmar que a entalpia de combustão completa de 22,0 kg de propano ocorre com aproximadamente:

Answer 1

Primeiro temos que achar a entalpia de combustão do propano:
C3H8(g) + 5 O2(g) --> 3 CO2(g) + 4 H2O(g)     ΔH=???

É fornecido as entalpias de formação dos seguintes compostos:
ΔHf(CO2)=-393,5 kJ/mol
ΔHf(H2O)=-241,8 kJ/mol
ΔHf(C3H8)=-103,8 kJ/mol
ΔHf(O2)=0 kJ/mol (substancia simples)

Para calcular a entalpia de uma reação:
ΔH=∑ΔHf(produtos) - ∑ΔHf(reagentes)
Para a reação de combustão do propano temos:
ΔH= [3.ΔHf(CO2) + 4.ΔHf(H2O)] - [ ΔHf(C3H8) + 5ΔHf(O2)]
Substituindo os valores:
ΔH= [3.-393,5 + 4.-241,8] - [ -103,8 + 5.0]
ΔH=-2147,7 + 103,8 = -2043,9 kJ/mol

Precisamos calcular quanto de mols de propano e de oxigênio temos:
Propano:
m=22kg=22000g
MM(C3H8)=3.12+8=44g/mol
n(C3H8)=22000/44=500mols de propano
Como a relação de mols de propano e oxigênio é 1:5, precisamos de 2500mols de oxigênio.

Oxigênio
Temos 400kg de ar 
21% é oxigênio (as porcentagens mássicas e volumétricas são praticamente as mesmas)
Então:
m(O2)=0,21.400=84kg de O2
MM(O2)=32g/mol
n(O2)=84000/32=2625mol, então o oxigênio está em excesso, logo, topo o propano é queimado.

Calculamos a energia liberada na combustão:
ΔH=-2043,9 kJ/mol . 500mol =-1021950kJ

Espero ter ajudado =)