Problema 2 · Química Bàsica Ii UB Examen parcial: Termoquímica i balanços d'energia

Problema 2 (10 punts). Vaporització d'etanol mitjançant combustió de propà

Es desitja produir un volum de 200 L d'etanol en estat gasós a 150 °C i a una pressió d'1 atm. El punt de partida és la quantitat requerida d'etanol líquid en condicions estàndard de laboratori (25 °C i 1 atm), la qual s'escalfa emprant un cremador alimentat amb propà gas.

Determineu quina massa o quantitat de substància de propà s'haurà de cremar per dur a terme la vaporització i sobreescalfament de l'etanol. Assumiu que el procés de combustió transcorre a 25 °C i que es produeix una pèrdua tèrmica equivalent a 103,5 kJ per cada mol de propà consumit degut a l'emissió dels gasos calents.

Dades a 25 °C:

$\Delta_f H^\circ(\mathrm{C_3H_8}(g)) = -103{,}85\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$

$\Delta_f H^\circ(\mathrm{CO_2}(g)) = -393{,}51\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$

$\Delta_f H^\circ(\mathrm{H_2O}(g)) = -241{,}82\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$

$C_p(\mathrm{C_2H_5OH}(l)) = 112{,}5\text{ J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}$

$C_p(\mathrm{C_2H_5OH}(g)) = 79{,}25\text{ J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}$

$\Delta_{\text{vap}} H^\circ(\mathrm{C_2H_5OH}) = 38{,}56\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$

$T_{\text{eb}}(\mathrm{C_2H_5OH}) = 351{,}5\text{ K}$

$R = 0{,}08206\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}$

Massa molar del propà $(\mathrm{C_3H_8})$: $44{,}1\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$