Um passo do processo de produção de ferro metálico, Fe(s), é a redução do óxido ferroso ( FeO ) com monóxido de carbono (CO).
FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) De
Utilizando as equações termoquímicas abaixo e baseando-se na Lei de Hess, calcule o valor da entalpia:
Fe2 O3(s)+3 CO(g) 2 Fe(s)+3 CO2(g) De

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:
FeO(s) + CO(g) Fe(s) + CO2(g)
E a equação fornecida:
Fe2 O3(s) + 3 CO(g) 2 Fe(s) + 3 CO2(g) De
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:
Fe2 O3 (s) 2 FeO(s) + 12 O2 (g) De
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:
2 FeO(s) + CO(g) 2 Fe(s) + 2 CO2(g) De

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:
De

Resposta

A variação de entalpia para a reação é .

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