Um engenheiro estava levantando dados para um processo de redução química do ferro, a partir da reação com o gás hidrogênio. O profissional recebeu a equação química, não balanceada,
Fe2 O3(s)+H2(g) Fe(s)+H2 O(L)
e os seguintes dados de Entalpia de formação padrão:
Água líquida: -285,830 KJ / mol. Fe2 O3(s)=-824,200 KJ / mol.
Qual será o valor calculado, pelo engenheiro, do calor da reação (Qail) J para produzir 10 toneladas de ferro metálico (massa molar =56 g / mol )? (2,0)

Passo 1

O enunciado trata da reação de redução do óxido de ferro(III) pelo hidrogênio, não balanceada:
Fe2O3(s) + H2(g) Fe(s) + H2O(l)
Queremos calcular, via entalpias de formação padrão e a Lei de Hess, o calor da reação necessário para produzir 10 toneladas de ferro metálico ( M=56 g/mol).

Passo 2

Balanceamos a reação. Contamos átomos de Fe, O e H e achamos:
Fe2O3 + 3,H2 2,Fe + 3,H2O

Passo 3

Aplicamos a Lei de Hess:
De<a H^circreação =sumnolimitsprodutosnu,De<a H^circf -sumnolimitsrea>=ntesnu,De<a H^circf çã
Como De<a H^circf(Fe)=De<a H^circf(H2)=0,
De<a H^circreação =l[2cdot0 + 3cdot(-285,830 kJ/mol)r] -l[1cdot(-824,200 kJ/mol) + 3cdot0r] =-857,490 + 824,200 =-33,290 kJ çã
por cada vez que a reação se completa (produzindo 2 mol de Fe).

Passo 4

Calculamos quantos mol de Fe correspondem a 10 toneladas:
10 t=10,000 kg=10,000,000 g, nFe=10,000,000 g56 g/mol approx178,571,4 mol

Passo 5

O De<a H por mol de Fe é metade de -33,290 kJ, ou seja -16,645 kJ/mol,Fe. Então o calor total é
Q = nFetimes(-16,645 kJ/mol) approx178,571,4 times (-16,645) kJ approx -2,972,000 kJ
e em joules
Qapprox -2,972times10^9 J

Resposta

Q approx -2,97times10^9 J (reação exotérmica).

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