A princípio, como a garrafa apresenta capacidade calorífica desprezível, toda energia da reação de neutralização será transferida para o aumento da temperatura. Para a reação, segue:\begin{matrix} \ce{NaOH_{(aq)} + HCl_{(aq)} &->& NaCl_{(aq)} + H2O_{(l)}} \end{matrix}Observe que a questão informa as concentrações dos reagentes, assim como os volumes utilizados em cada solução. Nesse sentido, têm-se:\begin{matrix} \dfrac{n_{\ce{HCl}}}{V_1} = 2 \ \pu{M} &,& \dfrac{n_{\ce{NaOH}}}{V_2} = 1 \ \pu{M} \end{matrix}Consequentemente,\begin{matrix} n_{\ce{HCl}} = 2V_1 &,& n_{\ce{NaOH}} = V_2 \end{matrix}Ou seja, para uma reação completa desprendendo $Q$ de energia, deve-se ter $2V_1 = V_2$, conforme visto na estequiometria da reação. Entretanto, a questão quer saber acerca das possíveis variações de temperatura dado os volumes mostrados, para isso, pode-se usar a $\text{equação fundamental da calorimetria}$. No caso, o calor da desprendido na reação é completamente absorvido pela solução, sendo possível escrever:\begin{matrix} Q = m_{\text{solução}} \cdot c_{\text{solução}} \cdot \Delta T &,& m_{\text{solução}} = d_{\text{solução}} \cdot (V_1 + V_2) \end{matrix}Admitindo que a densidade, assim como o calor específico da solução são constantes, segue:\begin{matrix} \Delta T = \dfrac{1}{c_{\text{solução}} \cdot d_{\text{solução}}} \cdot \dfrac{Q}{(V_1 + V_2)} \end{matrix}Simplificando,\begin{matrix} \Delta T =k \cdot \dfrac{Q}{(V_1 + V_2)} \end{matrix}Agora, é avaliar cada opção, mas antes, a fim de simplificar a análise, vamos assumir que $V_1 = 0,10 \pu{L}$ e $V_2 = 0,20 \pu{L}$ desprenda $Q_A$ de energia. (É interessante partir de um referencial para análise, a ideia de pegar aquele - e único - que apresenta uma reação completa é mais simples.) Assim, para cada opção: $• \ \text{Alternativa A:}$ $\color{#3368b8}{\text{Correta}}$\begin{matrix} \Delta T_A =k \cdot \dfrac{Q_A}{(0,1 + 0,2)} \end{matrix}$• \ \text{Alternativa B:}$ $\color{orangered}{\text{Incorreta}}$ Repare que nesta situação o hidróxido de sódio é o reagente limitante, quer dizer, reage-se a mesma quantidade que a alternativa anterior, mas deixando $0,10\pu{L}$ de ácido clorídrico em excesso.\begin{matrix} \Delta T_B =k \cdot \dfrac{Q_A}{(0,2 + 0,2)} \end{matrix}$• \ \text{Alternativa C:}$ $\color{orangered}{\text{Incorreta}}$ Note que a quantidade fornecida é capaz de reagir o dobro da alternativa $A$ - nossa referência aqui. Como resultado, segue:\begin{matrix} \Delta T_C =k \cdot \dfrac{2Q_A}{(0,4 + 0,4)} \end{matrix}$• \ \text{Alternativa D:}$ $\color{orangered}{\text{Incorreta}}$ Veja que essa reação desprende menos energia que a de nosso referencial, visto que se reage apenas metade, olhe:\begin{matrix} \ce{NaOH_{(aq)} &+& HCl_{(aq)} &->& NaCl_{(aq)} &+& H2O_{(l)}} \\ 0,10 \ \pu{L} && 0,40 \ \pu{L} \end{matrix}Apenas $0,10\pu{L}$ de hidróxido de sódio irá reagir, ou seja:\begin{matrix} \Delta T_D =k \cdot \dfrac{Q_A/2}{(0,4 + 0,1)} \end{matrix}$• \ \text{Alternativa E:}$ $\color{orangered}{\text{Incorreta}}$ Novamente, nota-se excesso de ácido clorídrico, reagindo a mesma quantidade que nosso referencial, então:\begin{matrix} \Delta T_E =k \cdot \dfrac{Q_A}{(0,4 + 0,2)} \end{matrix}\begin{matrix}Letra \ (A) \end{matrix}

É possível encontrar a resposta correta apenas utilizando estequiometria. Veja: $$\ce{HCl + NaOH -> NaCl + H2O}.$$ Pela estequiometria, a reação é feita 1:1:1:1. Portanto, o número de mols de todos serão iguais. Pela informação do enunciado, sabemos que $$\dfrac{n_{HCl}}{V_{1}} = 2 \Rightarrow n_{HCl} = 2V_{1}$$ $$\dfrac{n_{NaOH}}{V_{2}} = 1 \Rightarrow n_{NaOH} = V_{2}.$$ Pela estequiometria, $$2V_{1} = V_{2}.$$ Com isso, percebe-se que a única alternativa que obedece isto, é a letra A. Analisando corretamente a temperatura da mistura, temos $$\Delta T = k \dfrac{n}{V_{total}}$$ $A)$ $$\Delta T = k \dfrac{0,2}{0,3}$$ $B)$ $$\Delta T = k \dfrac{0,2}{0,4}$$ $C)$ $$\Delta T = k \dfrac{0,4}{0,8}$$ $D)$ $$\Delta T = k \dfrac{0,1}{0,3}$$ $E)$ $$\Delta T = k \dfrac{0,2}{0,6}.$$ Portanto, letra A.