O metanol (CH3 OH) é matéria prima para a produção do dimetiléter (DME) que é um combustível menos poluente. Responda justificando:
Determine a entalpia envolvida na reação de obtenção de um mol de metanol, no estado líquido, CH4(g)+1 / 2 O2(g) CH3 OH(l) utilizando as equações termoquímicas abaixo:
(1) CH4(g)+H2 O(g) CO(g)+3 H2(g) De
(2) 2 H2(g)+CO(g) CH3 OH(l) De
(3) 2 H2(g)+O2(g) 2 H2 O(g) De

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A parada aqui é calcular a entalpia (ΔH) envolvida na reação que transforma um mol de metanol líquido ( CH3OH(l)) a partir de metano gasoso ( CH4(g)) e oxigênio ( O2(g)). A matéria que vamos usar são as equações termoquímicas fornecidas, e para isso, vamos aplicar a Lei de Hess, que nos permite somar essas equações para chegar na reação desejada.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é a Lei de Hess. Ela basicamente diz que se uma reação pode ser dividida em várias etapas, a entalpia total da reação é a soma das entalpias dessas etapas. Ou seja, a gente pode manipular as equações dadas para chegar na equação que precisamos e somar as ΔH correspondentes.

Passo 3

Vamos dar uma olhada nas equações fornecidas:
  1. CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) De
  2. 2H2(g)+CO(g) CH3OH(l) De
  3. 2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) De
Precisamos chegar na reação:
CH4(g) + 12O2(g) CH3OH(l)

Passo 4

Vamos manipular as equações fornecidas para chegar na reação desejada. Olha só:
Primeiro, a equação (1) envolve CH4 e H2O formando CO e H2. A equação (2) usa o CO e H2 para formar CH3OH. Precisamos eliminar H2O e ajustar a quantidade de O2.

Passo 5

Para eliminar H2O, vamos ver que ela aparece na equação (1). Observe que na equação (3), há formação de H2O a partir de H2 e O2. Então, se usarmos a equação (3) de maneira reversa, podemos cancelar a água. Para isso, vamos dividir a equação (3) por 2:
H2(g)+12O2(g) H2O(g) De
Agora temos:
  1. CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) De
  2. 2H2(g)+CO(g) CH3OH(l) De
  3. H2(g)+12O2(g) H2O(g) De

Passo 6

Agora, vamos somar as equações de (1), (2) e (3). Assim:
CH4(g) + H2O(g) + 2H2(g) + CO(g) + H2(g) + 12O2(g) CO(g) + 3H2(g) + CH3OH(l) + H2O(g)
Simplificando, podemos cancelar CO(g) e H2O(g) dos dois lados, além de ajustar os H2:
CH4(g) + 12O2(g) CH3OH(l)

Passo 7

Agora, somamos as entalpias correspondentes:
De

Resposta

A entalpia envolvida na reação é De.

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