A obtenção de ferro a partir do seu minério envolve reações com monóxido de carbono. Algumas etapas são representadas abaixo.
Etapa 1:
Etapa 2:
Etapa 3:
a) Com os dados apresentados no quadro, calcule a variação de entalpia (
) para cada uma das reações.
Etapa 1:
Etapa 2:
Etapa 3:
a) Com os dados apresentados no quadro, calcule a variação de entalpia (
Composto |
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0 |
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b) Considere que a obtenção de ferro possa ser representada por:
Determine a variação de entalpia para esse processo. Indique se o processo é ou não espontâneo e justifique sua resposta.
Passo 1
Beleza, vamos começar resumindo o que a questão está pedindo. Temos três reações envolvidas na obtenção de ferro a partir do seu minério usando monóxido de carbono. Além disso, temos uma tabela com as variações de entalpia de formação (
) para cada composto envolvido. No item a), precisamos calcular a variação de entalpia padrão (
) para cada uma das três reações. Para isso, vamos usar a tabela de entalpias de formação e a lei de Hess, que nos permite calcular a variação de entalpia de uma reação a partir das entalpias de formação dos reagentes e produtos.
Passo 2
Vamos relembrar como calcular a variação de entalpia de uma reação (
). A fórmula básica é:
Isso significa que a entalpia dos produtos menos a entalpia dos reagentes nos dá a variação total de entalpia para a reação.
Passo 3
Vamos começar calculando
para a Etapa 1:
Usando a tabela:
Calculando:
Passo 4
Agora, vamos para a Etapa 2:
Usando a tabela:
Calculando:
(Nota: Houve um erro nesta etapa. Vamos corrigir.)
Calculando corretamente:
Passo 5
Passando para a Etapa 3:
Usando a tabela:
Calculando:
Passo 6
Agora, vamos para o item b). A reação apresentada é:
Usando a mesma fórmula:
Substituindo os valores da tabela:
Passo 7
Agora, vamos analisar se o processo é espontâneo. A espontaneidade de uma reação depende de dois fatores principais: a variação de entalpia (
) e a variação de entropia (
). No entanto, na ausência de informações sobre a entropia, podemos considerar apenas a variação de entalpia para uma análise simplificada.
Como
, a reação libera calor, ou seja, é exotérmica. Reações exotérmicas tendem a ser espontâneas porque liberam energia, favorecendo a reação no sentido em que ocorre.
Resposta
a) As variações de entalpia (
) para cada reação são:
- Etapa 1:
- Etapa 2:
- Etapa 3:
b) A variação de entalpia para o processo
é
. Como a variação de entalpia é negativa, o processo é exotérmico e, portanto, espontâneo.