Questão 7

IME 2020

Química

(IME - 2020/2021 - 2ª Fase)

O RDX (ciclo-1,3,5-Trimetileno-2,4,6 trinitroamina) e o TNT (2-metil-1,3,5-trinitrobenzeno), quando misturados na proporção percentual 60/40 em massa, formam o "Composto B". Considerando que cada munição contém 2,5 kg de "Composto B", inicialmente mantido a 25ºC, determine a entalpia padrão teórica esperada na combustão completa de uma munição.

Gabarito:

Resolução:

C₃H₆N₆O₆

$M_n = 3 cdot 12 + 6 cdot 1 + 6 cdot 14 + 6 cdot 16$

$M_n = 36 + 6 + 84 + 96$

$M_n = 222 g/mol$

TNT

C₇H₅N₃O₆

$M_n = 7 cdot 12 + 5 cdot 1 + 3 cdot 14 + 6 cdot 16$

$M_n = 84 + 5 + 42 + 96$

$M_n = 227 g/mol$

No composto C temos 60g RDX para cada 40g de TNT.

Portanto 60g de RDX para 100g do composto B (60%), e 40g de TNT para 100g do composto B (40%)

Em 2500g do composto B temos:

0,6 . 2500 = 1500g RDX

0,4 . 2500 = 1000g TNT

Logo:

$frac {1500}{222} = 6,456 mol RDX$

$frac {1000}{227} = 4,405 mol TNT$

Combustão RDX

$1C_3 H_6 N_6 O_6 + frac 32 O_2 ightarrow 3CO_x + 3H_2O + 3N_2$

$Delta H_1 = Delta h_{f produtos} - Delta H_{fragmentos}$

$Delta H_1 = 3 Delta H_{f CO_2} + 3Delta H_{H_2O} + 3 Delta _{f N_2} - Delta H_{f_{RDX}} - frac 32 Delta H _{fO_2}$

$Delta H_1 = 3 cdot (-393,5) + 3(-286,2) - 71$

$Delta H_1 = -22110,1 kJ/mol$

Combustão do TNT

$C_7H_5N_3O_6 + frac {21}{4}O_2 ightarrow 7 CO_2 + frac 52 H_2O + frac 32 N_2$

$Delta H _2 = Delta H_{f produto} - Delta H_{f reagentes}$

$Delta H _2 = 7Delta H_{f CO_2} + frac 52 Delta H_{f H_2O} + frac 32 Delta H_{f NO} - Delta H_{f TNT} - frac {21}{4 } Delta H_{f O_2}$

$Delta H _2 = 7 ( -393,5) + frac 52 (-286,2) - (-42)$

$Delta H _2 = -3428 kJ/mol$

Logo, a entalpia padrão teórica esperada na combustão completa da munição é

$Delta H = n_{RDX} cdot Delta H_1 + n_{TNT} cdot Delta H_2$

$Delta H =6,756 cdot (-2110,1) + 4,405 cdot (-3428)$

$Delta H = -14.255,83 - 15.100,34 = 29.356,17 kJ$

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