EBMSP 2015/2
O metano, CH4(g), é um combustível que pode ser obtido na destilação fracionada do petróleo ou na decomposição anaeróbia de material orgânico presente no lixo ou em esgotos. O gráfico ilustra as reações de combustão parcial e total do metano, CH4(g), com alguns dos valores de entalpia relacionados a essas reações.
Das informações contidas no gráfico, associadas aos conhecimentos da termoquímica, pode-se concluir:
A entalpia-padrão de combustão do metano, \(\triangle H\begin{matrix}O\\C\end{matrix}\), é de – 607kJmol -1.
O poder calorífico do metano, considerando a combustão total, é de 55,6kJg-1, aproximadamente.
A energia total envolvida na combustão do metano, representada por ΔH1 no gráfico, é de + 890kJmol-1.
O valor da variação de entalpia de combustão de 1,0mol de metano depende do número de etapas da reação.
A reação entre o monóxido de carbono e o oxigênio leva à formação do dióxido de carbono devido à absorção de 283kJ.
Resolução
O diagrama fornece duas etapas para a oxidação do metano:
- Queima parcial (até CO): \(\Delta H_2 = -607\,\text{kJ}\).
- Oxidação do CO a CO2: \(\Delta H_3 = -283\,\text{kJ}\).
Pela lei de Hess, a soma das duas etapas corresponde à combustão completa:
\[\Delta H_1 = \Delta H_2 + \Delta H_3 = (-607) + (-283) = -890\,\text{kJ mol}^{-1}\]
O valor negativo indica processo exotérmico (libera calor).
Para obter o poder calorífico (energia liberada por grama de combustível), divide-se o calor molar pela massa molar do metano (16 g mol-1):
\[\frac{890\,\text{kJ}}{16\,\text{g}} \approx 55{,}6\,\text{kJ g}^{-1}\]
Logo, apenas a alternativa B apresenta um enunciado compatível com os dados do gráfico e com os conceitos de termoquímica.
Dicas
Erros Comuns
- Entalpia de combustão (\(\Delta H_c\)). Calor liberado na queima completa de 1 mol de substância; sinal negativo.
- Lei de Hess. A variação de entalpia depende apenas dos estados inicial e final, não do caminho; somamos etapas para achar a reação global.
- Poder calorífico. Energia liberada por unidade de massa do combustível (kJ g-1).
- Conversão mol ⇄ grama. Usa-se a massa molar (CH4: 12 + 4 = 16 g mol-1).
