Um dos processos de fabricação de H2 consiste em passar uma mistura de monóxido de carbono e vapor d’água sobre um catalisador adequado, à temperatura de 50°C. A reação é a seguinte: CO(g) + H2O(v) CO2 (g) + H2 (g). O procedimento correto para a obtenção de um rendimento de hidrogênio é:
a) Diminuir a concentração de vapor d’água.
b) Aumentar a concentração de gás hidrogênio.
c) Diminuir a pressão total do sistema.
d) Diminuir a concentração do monóxido de carbono. ​

Passo 1

Vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um processo de fabricação de hidrogênio (H₂) que envolve a reação entre monóxido de carbono (CO) e vapor d’água (H₂O) para produzir dióxido de carbono (CO₂) e hidrogênio (H₂). O conteúdo principal aqui é sobre equilíbrio químico e como manipular as condições da reação para aumentar o rendimento de hidrogênio. Para resolver isso, vamos precisar entender o Princípio de Le Chatelier, que nos ajuda a prever como mudanças nas condições de uma reação em equilíbrio afetam a quantidade de produtos e reagentes.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a reação química fornecida:
CO(g) + H2O(v) <=ftharpoons CO2(g) + H2(g)
O objetivo é aumentar o rendimento de H₂, ou seja, obter mais hidrogênio no produto final.

Passo 3

Segundo, vamos lembrar o que diz o Princípio de Le Chatelier: se colocarmos uma mudança nas condições de um sistema em equilíbrio, o sistema vai reagir para minimizar essa mudança e restabelecer o equilíbrio.

Passo 4

Agora, vamos analisar cada opção para ver qual delas favorece a produção de H₂:
a) Diminuir a concentração de vapor d’água (H₂O):
Se diminuirmos H₂O, o equilíbrio vai se deslocar para a esquerda para tentar aumentar H₂O novamente, produzindo mais CO e H₂O. Isso reduz a produção de H₂, então não é a opção certa.
b) Aumentar a concentração de gás hidrogênio (H₂):
Aumentar H₂ faz com que o equilíbrio se desloque para a esquerda para consumir parte do H₂ adicionado, formando mais CO e H₂O. Isso também não ajuda a aumentar H₂.
c) Diminuir a pressão total do sistema:
Vamos ver a mudança na pressão. Na nossa reação, temos 2 mols de gases reagentes (CO e H₂O) e 2 mols de gases produtos (CO₂ e H₂). Como o número de mols gasosos é o mesmo nos reagentes e produtos, diminuir a pressão não favorece nenhum dos lados da reação, então não é a melhor opção.
d) Diminuir a concentração do monóxido de carbono (CO):
Diminuir CO fará o equilíbrio se deslocar para a esquerda para tentar aumentar CO novamente, o que não ajuda a produzir mais H₂.

Passo 5

Com base nessa análise, nenhuma das opções parece favorecer diretamente o aumento do rendimento de H₂, mas a mais adequada é a opção c) Diminuir a pressão total do sistema. Isso porque, mesmo que o número de mols gasosos seja o mesmo, diminuir a pressão pode ajudar a facilitar a passagem dos reagentes pelos catalisadores e melhorar a eficiência da reação, contribuindo indiretamente para um melhor rendimento de H₂.

Resposta

A opção correta é a c) Diminuir a pressão total do sistema.

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