Calcule a entalpia padrão da reação para a redução de um mol de óxido de ferro pelo monóxido de carbono,
, a partir dos seguintes dados:
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para a gente calcular a entalpia padrão da reação de redução de um mol de óxido de ferro (FeO) pelo monóxido de carbono (CO). Estamos lidando com entalpia de reação e Lei de Hess. Para resolver, vamos usar as três reações fornecidas e ajustar elas para chegar na reação que a gente quer. Precisamos manipular essas equações de forma que, ao somá-las, elas resultem na reação desejada.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a reação que queremos encontrar e ver como ela se relaciona com as reações fornecidas:
Queremos achar a entalpia dessa reação, que podemos chamar de ΔH₁.
Passo 3
Agora, vamos olhar para as três reações fornecidas e ver como podemos combiná-las para chegar na reação alvo. A ideia é ajustar os coeficientes e, se necessário, inverter alguma equação para que, ao somar tudo, só reste a reação que queremos.
As reações fornecidas são:
-
, ΔH° = -48,26 kJ -
, ΔH° = -23,44 kJ -
, ΔH° = +21,79 kJ
Passo 4
Vamos tentar combinar essas reações. Observando as reações 1 e 3, vemos que
aparece em ambas. Para eliminar esse composto intermediário, podemos reverter a reação 1 e somar com a reação 3.
Primeiro, invertemos a reação 1:
Reação 1 invertida:
ΔH° = +48,26 kJ
Agora, somamos com a reação 3:
ΔH° = 2 × (+21,79 kJ) = +43,58 kJ
Ao somar, o
e o
se cancelam:
Simplificando:
E a entalpia total até agora é:
Passo 5
Agora, vamos usar a reação 2 para ligar tudo. A reação 2 é:
ΔH° = -23,44 kJ
Queremos que na nossa reação final tenha apenas
, então precisamos ajustar os coeficientes. Observando a reação que já formamos:
Aqui, temos 3 mols de
reagindo com 1 mol de CO para formar 6 mols de
e 1 mol de
.
Para combinar com a reação 2, multiplicamos a reação 2 por 3:
ΔH° = 3 × (-23,44 kJ) = -70,32 kJ
Passo 6
Agora, vamos somar a reação que obtivemos no Passo 4 com a reação ajustada do Passo 5:
Reação do Passo 4:
ΔH° = +91,84 kJ
Reação do Passo 5:
ΔH° = -70,32 kJ
Somando as duas:
Simplificando:
Entalpia total:
Passo 7
Agora, queremos a entalpia para a reação desejada:
Observando a reação que obtivemos após somar tudo:
Podemos simplificar essa equação dividindo todos os coeficientes por 6:
Mas para facilitar, multiplicamos tudo por 3 para eliminar as frações:
Então, para cada mol de
, a entalpia será:
Resposta
A entalpia padrão da reação para a redução de um mol de óxido de ferro pelo monóxido de carbono é +7,17 kJ/mol.