Suponha que o metanol pode ser produzido na reação controlada de oxigênio do ar com metano. Determine a entalpia padrão de reação da formação de 1 mol de CH3 OH(l) a partir de metano e oxigênio, dadas as seguintes informações:
(a) CH4(g)+H2 O(g) CO(g)+3 H2(g) De<a^o H=+206,10 kJ
(b) 2 H2(g)+CO(g) CH3 OH(l) De<a^o H=-128,33 kJ
(c) 2 H2(g)+O2(g) 2 H2 O(g) De<a^o H=-483,64 kJ

Passo 1

O enunciado pede a entalpia padrão de reação para formar 1 mol de metanol líquido a partir de metano e oxigênio, ou seja, queremos:
CH4(g) + tfrac12,O2(g) ;longrightarrow; CH3OH(l)
Vamos usar a Lei de Hess combinando as reações (a), (b) e (c) fornecidas.

Passo 2

Somamos as reações (a) e (b) para eliminar o CO(g).
(a) CH4(g)+H2O(g)toCO(g)+3,H2(g), De<a H^circ=+206,10 kJ
(b) CO(g)+2,H2(g)toCH3OH(l), De<a H^circ=-128,33 kJ
Somando (a) +(b):
CH4(g)+H2O(g);+;2,H2(g) ;longrightarrow; underbraceCO(g)cancelCO +3,H2(g) ;+;underbraceCH3OH(l);;;
Cancelando CO(g) e simplificando 3,H2-2,H2=H2, obtemos:
CH4(g)+H2O(g);longrightarrow;CH3OH(l)+H2(g)
A entalpia desta reação (chamemos de “d”) é
De<a Hd^circ =206,10 +(-128,33) =+77,77 kJ

Passo 3

Dividimos a reação (c) por 2 para obter a formação de uma só molécula de água:
(c) 2,H2(g)+O2(g)to2,H2O(g), De<a H^circ=-483,64 kJ
Dividindo por 2:
H2(g)+tfrac12,O2(g);longrightarrow;H2O(g), De<a He^circ=-tfrac483,642 =-241,82 kJ

Passo 4

Agora somamos a reação “d” com a reação “e” para eliminar H2 e H2O:
d: CH4+ H2OtoCH3OH+H2, De<a Hd=+77,77 kJ
e: H2+tfrac12,O2toH2O, De<a He=-241,82 kJ
Somando d+e:
CH4 +underbraceH2OcancelH2O +underbraceH2cancelH2 +tfrac12,O2 ;longrightarrow; CH3OH +underbraceH2cancelH2 +underbraceH2OcancelH2O,
que simplifica exatamente para
CH4(g)+tfrac12,O2(g);longrightarrow;CH3OH(l)
A entalpia total é
De<a H^circ =De<a Hd^circ+De<a He^circ =+77,77 +(-241,82) =-164,05 kJ

Resposta

A entalpia padrão de reação para a formação de 1 mol de CH3OH(l) a partir de metano e oxigênio é
boxedDe<a H^circ = -164,05 kJ

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