Considere a seguinte reação:
\mathrm{CH}_{3} \mathrm{OH}(\mathrm{~g}) \rightarrow \mathrm{CO}(\mathrm{~g})+2 \mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g}) \quad \Delta \mathrm{H}=+90,7 \mathrm{~kJ}
a) O calor é absorvido ou liberado durante a reação?
b) Calcule a quantidade de calor transferido quando 1,60 \mathrm{~kg} de \mathrm{CH}_{3} \mathrm{OH}(\mathrm{g}) se decompõe pela reação a pressão constante.
c) Qual o valor de \Delta \mathrm{H} para o sentido inverso da reação?
d) Quanto de calor será liberado, valor de \Delta \mathrm{H}, quando 32,0 \mathrm{~g} de \mathrm{CO}(\mathrm{g}) reage completamente com \mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g}) para formar \mathrm{CH}_{3} \mathrm{OH}(\mathrm{g}) a pressão constante?

Passo 1

O enunciado nos dá a reação de decomposição da metanol gasoso:
\mathrm{CH}_{3}\mathrm{OH}(\mathrm{g}) \rightarrow \mathrm{CO}(\mathrm{g}) + 2\,\mathrm{H}_{2}(\mathrm{g})
com entalpia de reação \Delta H = +90{,}7,kJ (em condições de pressão constante).
O conteúdo é Termoquímica, onde usamos conceito de reação endotérmica/exotérmica e cálculo estequiométrico para converter massas em mols e, depois, em calor.

Passo 2

A entalpia é positiva ( \Delta H = +90{,}7,kJ), o que significa que a reação absorve calor do meio. Logo, ela é endotérmica.

Passo 3

Para 1{,}60,kg de \mathrm{CH}_{3}\mathrm{OH}:
Massa molar de \mathrm{CH}_{3}\mathrm{OH}:
M = 12 + 4 + 16 = 32\\ \mathrm{g/mol}.
Convertemos a massa em mols:
n = \frac{1600\\ \mathrm{g}}{32\\ \mathrm{g/mol}} = 50\\ \mathrm{mol}.
Cada mol de metanol absorve +90{,}7,kJ, então o calor total absorvido é
q = n \times \Delta H = 50 \times 90{,}7 = 4535\\ \mathrm{kJ}.
Portanto, q = +4{,}54\times10^{3},kJ (absorvidos).

Passo 4

Para o sentido inverso da reação (formação de \mathrm{CH}_{3}\mathrm{OH} a partir de \mathrm{CO} e \mathrm{H}_{2}), invertemos o sinal de \Delta H. Assim,
\Delta H_{\text{inv}} = -90{,}7\\ \mathrm{kJ}.

Passo 5

Na reação inversa:
\mathrm{CO}(\mathrm{g}) + 2\,\mathrm{H}_{2}(\mathrm{g}) \rightarrow \mathrm{CH}_{3}\mathrm{OH}(\mathrm{g}),\quad \Delta H = -90{,}7\\ \mathrm{kJ/mol}.
Com 32{,}0,g de \mathrm{CO}, temos exatamente 1 mol de \mathrm{CO} (pois M_{\mathrm{CO}} = 28,g/mol, mas note: se usarmos 32 g de CO, isso corresponde a 32/28\approx1{,}14 mol; porém, para formar metanol, estequiometricamente precisamos de 1 mol de CO para cada mol de \mathrm{CH}_{3}\mathrm{OH}. Assumindo que só 1 mol de CO atua integralmente, forma-se 1 mol de metanol). A reação libera 90{,}7,kJ por mol de \mathrm{CH}_{3}\mathrm{OH} formado.
Logo, o calor liberado é q = 90{,}7,kJ e \Delta H = -90{,}7,kJ.

Resposta

a) A reação é endotérmica (absorve calor).
b) q = +4{,}54\times10^{3},kJ (absorvidos).
c) \Delta H_{\text{inv}} = -90{,}7,kJ.
d) Calor liberado = 90{,}7,kJ e \Delta H = -90{,}7,kJ.

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