Quando aquecidos a uma temperatura elevada, o coque e o vapor de água produzem uma mistura conhecida como “gás de água” que pode ser utilizada como combustível para outras reações. A equação química que descreve simplificadamente a reação de obtenção desse gás encontra-se representada abaixo: ΔC(s) + H2O(g) → CO(g) + H2(g). Supondo que 3,6 kg de coque sejam completamente convertidos em “gás de água”, e assumindo que o coque tenha a mesma entalpia padrão de formação que o carbono grafite, pode-se concluir que a variação de entalpia do processo (em kJ) é igual a Dados: ΔH; H2O(g) = -241,7 kJ mol⁻¹, ΔH; CO(g) = -110,5 kJ mol⁻¹, C = 12
a) 9759.
b) 19518.
c) 29277.
d) 39390.
e) 58818.
a) 9759.
b) 19518.
c) 29277.
d) 39390.
e) 58818.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício de química que fala sobre a reação de um coque (que é basicamente carbono) com vapor de água para formar gás de água, ou seja, monóxido de carbono (CO) e hidrogênio (H₂). A gente vai usar conceitos de entalpia de formação para descobrir a variação de entalpia desse processo quando convertemos 3,6 kg de coque.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender o que é entalpia de formação. A entalpia de formação ($ \Delta H_f $) é a quantidade de energia necessária para formar 1 mol de uma substância a partir de seus elementos nas condições padrão. No nosso caso, a entalpia de formação do $ H_2O(g) $ é -241,7 kJ/mol, do $ CO(g) $ é -110,5 kJ/mol, e do carbono ($ C $) na forma de grafite tem entalpia de formação zero, porque já é o elemento em sua forma padrão.
Passo 3
A equação química que vamos analisar é:
Para encontrar a variação de entalpia ($ \Delta H $) dessa reação, usamos a fórmula:
Vamos substituir os valores conhecidos:
Sabemos que $ \Delta H_f(H_2) = 0 $ (porque é um elemento na forma padrão) e $ \Delta H_f© = 0 $. Então:
Passo 4
Agora, precisamos saber quantos mols de carbono temos nos 3,6 kg de coque. A massa molar do carbono é 12 g/mol. Então:
Passo 5
Por fim, calculamos a variação total de entalpia multiplicando a variação por mol pelo número de mols:
Arredondando, temos aproximadamente 39390 kJ.
Resposta
d) 39390.