UEA 2011

Em condições apropriadas, o carbono reage com vapor de água produzindo uma mistura gasosa combustível, de grande interesse industrial, conhecida como gás de água. Essa reação é representada por:

C (s) + H₂O (g) → CO (g) + H₂ (g)

gás de água

Com base nos dados,

C (s) + 1/2 O₂ (g) → CO (g) ∆H = –111 kJ/mol de CO (g)

H₂ (g) + 1/2 O₂ (g) → H₂O (g) ∆H = – 242 kJ/mol de H₂O (g),

o ∆H da reação de produção do gás de água é, em kJ/mol de H₂ (g), igual a

– 353 e, portanto, é uma reação exotérmica.

- 353 e, portanto, é uma reação endotérmica.

– 131 e, portanto, é uma reação endotérmica.

+ 131 e, portanto, é uma reação exotérmica.

+ 131 e, portanto, é uma reação endotérmica.

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Resposta

Resolução

Passo 1 – Escrever as reações fornecidas

1. Formação do monóxido de carbono:
\[\text{C (s)} + \tfrac12\,\text{O}_2\,(g) \longrightarrow \text{CO (g)} \quad \Delta H_1 = -111\;\text{kJ}\]

2. Formação da água em fase vapor:
\[\text{H}_2\,(g) + \tfrac12\,\text{O}_2\,(g) \longrightarrow \text{H}_2\text O\,(g) \quad \Delta H_2 = -242\;\text{kJ}\]

Passo 2 – Ajustar para obter a reação desejada

A reação procurada é:
\[\text{C (s)} + \text{H}_2\text O\,(g) \longrightarrow \text{CO (g)} + \text{H}_2\,(g)\]

Para aparecer \(\text{H}_2\text O\,(g)\) no reagente, invertamos a equação 2:
\[\text{H}_2\text O\,(g) \longrightarrow \text{H}_2\,(g) + \tfrac12\,\text{O}_2\,(g) \quad \Delta H_2' = +242\;\text{kJ}\]

Passo 3 – Somar as equações

Somando a equação 1 e a equação 2 invertida:

\(\text{C (s)} + \tfrac12\,\text{O}_2\,(g) \longrightarrow \text{CO (g)} \) \(\;\;\; \Delta H_1 = -111\;\text{kJ}\)
\(\text{H}_2\text O\,(g) \longrightarrow \text{H}_2\,(g) + \tfrac12\,\text{O}_2\,(g) \) \(\;\;\; \Delta H_2' = +242\;\text{kJ}\)

Cancelando \(\tfrac12\,\text{O}_2\,(g)\) em ambos os lados, obtemos a reação alvo:

\[\text{C (s)} + \text{H}_2\text O\,(g) \longrightarrow \text{CO (g)} + \text{H}_2\,(g)\]

Passo 4 – Calcular \(\Delta H\) total

\[\Delta H = \Delta H_1 + \Delta H_2' = (-111) + 242 = +131\;\text{kJ}\]

Conclusão

O valor positivo indica que energia é absorvida: é uma reação endotérmica. O \(\Delta H\) por mol de \(\text{H}_2\,(g)\) produzido é +131 kJ.

Dicas

Erros Comuns

Revisão

Lei de Hess: a variação de entalpia global de um processo depende apenas dos estados inicial e final. Assim, podemos somar (ou inverter) reações conhecidas para chegar à reação desejada somando também seus \(\Delta H\).

Sinal de \(\Delta H\): \(\Delta H < 0\) → exotérmica (libera calor); \(\Delta H > 0\) → endotérmica (absorve calor).

Cancelamento de espécies: na soma das equações, espécies iguais em ambos os lados são eliminadas, mantendo o balanço.

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