Um dos processos de fabricação de H2 consiste em passar uma mistura de monóxidos de carbono e vapor d’ água sobre um catalisador adequado, a temperatura de 50°c. A reação é a seguinte: CO + H2O - CO2 + H2. O procedimento correto para a obtenção de um rendimento maior de hidrogênio é:
A/ remover monóxido de carbono
B/ adicionar vapor d’ água
C/ adicionar gás carbônico
D/ remover vapor d’ água

Passo 1

Vamos começar entendendo o que o exercício está falando. Estamos lidando com a produção de hidrogênio (H₂) através de uma reação química que envolve monóxido de carbono (CO) e vapor d’água (H₂O). Para aumentar a quantidade de H₂ produzida, precisamos usar conceitos de equilíbrio químico e entender como manipular as condições da reação para obter um rendimento maior.

Passo 2

A reação química apresentada é:
CO + H2O rightarrow CO2 + H2
Isso significa que monóxido de carbono e vapor d’água reagem para formar dióxido de carbono (CO₂) e hidrogênio (H₂). Essa reação está em equilíbrio, ou seja, ocorre tanto para a formação dos produtos quanto para a formação dos reagentes.

Passo 3

Para aumentar a quantidade de hidrogênio produzido, vamos usar o Princípio de Le Chatelier, que diz que se alterarmos alguma condição de um sistema em equilíbrio, o sistema vai reagir para minimizar essa alteração.
Existem várias maneiras de alterar o equilíbrio:
  1. Alterando a concentração dos reagentes ou produtos.
  2. Mudando a temperatura.
  3. Alterando a pressão (se houver gases envolvidos).
No nosso caso, vamos focar nas mudanças de concentração.

Passo 4

Vamos analisar cada uma das opções para ver qual delas vai ajudar a aumentar o rendimento de H₂:
A) Remover monóxido de carbono (CO):
  • Se removemos CO, o equilíbrio vai “tenta compensar” essa perda formando mais CO e H₂O a partir de CO₂ e H₂. Isso significa que a reação vai se deslocar para a direita, produzindo mais H₂.
B) Adicionar vapor d’água (H₂O):
  • Adicionar mais H₂O aumentaria a concentração de um dos reagentes. Isso também faria o equilíbrio se deslocar para a direita, aumentando a produção de H₂. Porém, a eficiência desse método pode depender de outros fatores, como a quantidade inicial de H₂O.
C) Adicionar gás carbônico (CO₂):
  • Adicionar CO₂ aumenta a concentração de um produto, o que faria o equilíbrio se deslocar para a esquerda, diminuindo a produção de H₂.
D) Remover vapor d’água (H₂O):
  • Remover H₂O diminuiria a concentração de um reagente, fazendo o equilíbrio se deslocar para a esquerda, reduzindo a produção de H₂.

Resposta

A opção correta é A) remover monóxido de carbono.

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