Um passo do processo de produção de ferro metálico,
, é a redução do óxido ferroso ( FeO ) com monóxido de carbono (CO).
Utilizando as equações termoquímicas abaixo e baseando-se na Lei de Hess, calcule o valor da entalpia:
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você tem uma reação onde o óxido ferroso (FeO) reage com monóxido de carbono (CO) para formar ferro metálico (Fe) e dióxido de carbono (CO₂). O lance é descobrir a variação de entalpia dessa reação usando a Lei de Hess. Para isso, vamos precisar entender o que é entalpia, a Lei de Hess e como manipular as equações termoquímicas que temos.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é entalpia (ΔH). É uma medida da energia total de um sistema, e a variação de entalpia indica se a reação libera ou absorve energia. Se ΔH for negativo, a reação é exotérmica (libera calor); se for positivo, é endotérmica (absorve calor).
Passo 3
A Lei de Hess nos diz que a variação de entalpia total de uma reação depende apenas dos estados inicial e final, não do caminho que a reação toma. Isso permite que a gente some ou subtraia entalpias de reações conhecidas para encontrar a entalpia da reação desejada.
Passo 4
Vamos analisar a equação que temos:
E a equação fornecida:
Queremos relacionar essas duas equações para encontrar o ΔH da reação que nos interessa.
Passo 5
Primeiro, notamos que a equação fornecida envolve Fe₂O₃, enquanto nossa reação alvo envolve FeO. Para relacionar as duas, precisamos considerar que Fe₂O₃ pode ser reduzido a FeO e depois a Fe. Vamos escrever a equação de formação de FeO a partir de Fe₂O₃:
Precisamos do valor de ΔH₁, que geralmente é encontrado em tabelas de entalpia de formação. Supondo que ΔH₁ seja conhecido, podemos prosseguir.
Passo 6
Agora, vamos ajustar a equação fornecida para termos FeO em vez de Fe₂O₃. Multiplicamos a reação de formação de FeO por 2 para igualar os coeficientes:
Passo 7
Agora, combinamos as duas equações usando a Lei de Hess. Subtraímos a entalpia da formação de FeO (ΔH₁) da entalpia da reação ajustada (ΔH₂) para encontrar a entalpia da reação desejada:
Resposta
A variação de entalpia para a reação
é
.