Calcule a variacio de entalpia para reaçio CH4(g)+12 O2(g) longrightarrow CH3 OH(I), conhecendoc
cl CH4(g)+H2 O(l) longrightarrow CO(g)+3 H2(g) & De

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente precisa calcular a variação de entalpia (ΔH) para a reação onde o metano ( CH4) reage com o oxigênio ( O2) para formar metanol ( CH3OH). O conteúdo que vamos usar aqui envolve termos de termodinâmica, especialmente a Lei de Hess, que permite calcular ΔH de uma reação usando outras reações conhecidas. Vamos precisar manipular as reações dadas para chegar na reação que queremos.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a reação que queremos encontrar a ΔH:
CH4(g) + 12 O2(g) longrightarrow CH3 OH(l)
Queremos descobrir o ΔH dessa reação.

Passo 3

Agora, vamos listar as reações que conhecemos e seus respectivos ΔH:
CH4(g) + H2O(l) longrightarrow CO(g) + 3,H2(g) De
2,H2(g) + CO(g) longrightarrow CH3OH(l) De
2,H2(g) + O2(g) longrightarrow 2,H2O(l) De
Vamos usar a Lei de Hess para combinar essas reações de modo a chegar na reação que queremos.

Passo 4

A Lei de Hess diz que se uma reação pode ser expressa como a soma de duas ou mais reações, então o ΔH total é a soma dos ΔH dessas reações.
Vamos analisar as reações dadas e ver como podemos manipulá-las:
  • A primeira reação envolve CH4 e H2O formando CO e H2.
  • A segunda reação usa CO e H2 para formar CH3OH.
  • A terceira reação envolve H2 e O2 formando H2O.
Nosso objetivo é obter a reação alvo, que tem CH4 e O2 reagindo diretamente para formar CH3OH.

Passo 5

Vamos seguir os passos para combinar as reações dadas:
  1. Primeira Reação: CH4 + H2O CO + 3,H2, ΔH = +206,1 kJ/mol.
  2. Segunda Reação: Precisamos que ela contribua para formar CH3OH. Ela já está na direção certa:
2,H2 + CO CH3OH
ΔH = -128,3 kJ/mol.
  1. Terceira Reação: Para eliminar H2O que apareceu na primeira reação, vamos inverter essa reação:
2,H2O 2,H2 + O2
E o ΔH também inverte o sinal:
ΔH = +428,6 kJ/mol.

Passo 6

Agora, vamos somar as reações ajustadas:
  • Primeira Reação: CH4 + H2O CO + 3,H2, ΔH = +206,1 kJ/mol.
  • Segunda Reação: 2,H2O 2,H2 + O2, ΔH = -128,3 kJ/mol.
  • Terceira Reação (invertida): & CH4 + H2O CO + 3,H2 (+206,1) & 2,H2 + CO CH3OH (-128,3) & 2,H2O 2,H2 + O2 (+428,6) hline , ΔH = +428,6 kJ/mol.
Vamos somar as reações:

Passo 7

Ao somar as reações, vamos cancelar as espécies que aparecem nos dois lados:
  • CO cancela.
  • 3,H2 da primeira reação e 2,H2 da segunda reagem, sobrando 1,H2.
  • H2O aparece nos dois lados: 1 da primeira e 2 da terceira, sobrando H2O do lado dos reagentes.
Após cancelar, ficamos com:
CH4 + 12O2 CH3OH
Precisamos dividir tudo por 2 para acertar os coeficientes, mas já chegamos na reação alvo.

Passo 8

Agora, somamos os ΔH das reações ajustadas:
De
Como queremos a reação com CH4 + 12O2 CH3OH, que está exatamente a metade da soma que fizemos, precisamos ajustar o ΔH:
Deçã

Resposta

A variação de entalpia para a reação CH4(g) + 12O2(g) CH3OH(l) é De.

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