O que é a lei de Hess na termoquímica?

A lei de Hess afirma que a variação de entalpia total de uma reação depende apenas dos estados inicial e final, não do caminho percorrido.

Como se manipula uma equação termoquímica ao inverter o sentido da reação?

Ao inverter uma equação termoquímica, o sinal de \Delta_rH também deve ser invertido.

O que significa uma reação ser exotérmica?

Uma reação exotérmica libera energia para o meio, apresentando \Delta_rH negativo.

Por que o CO é utilizado na redução de minérios de ferro?

O CO atua como agente redutor, removendo oxigênio dos minérios de ferro e formando CO_2.

Como se calcula \Delta_rH de uma reação usando equações auxiliares?

Manipulam-se as equações auxiliares (multiplicando, somando, invertendo) para obter a reação desejada e somam-se os \Delta_rH correspondentes.

O que caracteriza uma reação de redução na química?

Uma reação de redução envolve ganho de elétrons por uma espécie química, geralmente acompanhada pela diminuição do número de oxidação.

Por que é importante ajustar os coeficientes estequiométricos ao usar a lei de Hess?

Os coeficientes devem ser ajustados para que as substâncias intermediárias se cancelem corretamente e a reação final seja obtida com precisão.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Questão 124

ENEM 2017 Questão 124

O ferro é encontrado na natureza na forma de seus minérios, tais como a hematita ($\alpha$-Fe$_2$O$_3$), a magnetita (Fe$_3$O$_4$) e a wustita (FeO). Na siderurgia, o ferro gusa é obtido pela fusão de minérios de ferro em altos fornos em condições adequadas. Uma das etapas nesse processo é a formação de monóxido de carbono. O CO (gasoso) é utilizado para reduzir o FeO (sólido), conforme a equação química: FeO (s) + CO (g) \rightarrow Fe (s) + CO$_2$ (g) Considere as seguintes equações termoquímicas: Fe$_2$O$_3$ (s) + 3 CO (g) \rightarrow 2 Fe (s) + 3 CO$_2$ (g) $\Delta_rH = -25$ kJ/mol de Fe$_2$O$_3$ 3 FeO (s) + CO$_2$ (g) \rightarrow Fe$_3$O$_4$ (s) + CO (g) $\Delta_rH = -36$ kJ/mol de CO$_2$ 2 Fe$_3$O$_4$ (s) + CO$_2$ (g) \rightarrow 3 Fe$_2$O$_3$ (s) + CO (g) $\Delta_rH = +47$ kJ/mol de CO$_2$

O valor mais próximo de $\Delta_rH$ em kJ/mol de FeO, para a reação indicada do FeO (sólido) com o CO (gasoso) é

Resolução

Esta questão aborda termoquímica, especificamente o cálculo da variação de entalpia (\Delta_rH) de uma reação a partir de outras equações termoquímicas fornecidas. O objetivo é determinar o \Delta_rH da reação de redução do FeO por CO, usando manipulação algébrica das equações dadas (lei de Hess). O passo a passo envolve: (1) identificar a reação-alvo (FeO (s) + CO (g) \rightarrow Fe (s) + CO_2 (g)), (2) manipular as três equações fornecidas (inverter, multiplicar, somar) para obter a reação desejada, (3) somar as entalpias correspondentes levando em conta os coeficientes estequiométricos, (4) dividir o resultado pelo número de mols de FeO, se necessário. Após as manipulações, chega-se ao valor mais próximo de -17 kJ/mol para a reação do FeO com CO, que corresponde à alternativa B.

Comentários por alternativa

A -14

A alternativa A (-14 kJ/mol) está incorreta porque resulta de manipulações erradas ou aproximações inadequadas das equações termoquímicas fornecidas.
B -17

A alternativa B (-17 kJ/mol) está correta, pois ao aplicar corretamente a lei de Hess e manipular as equações termoquímicas dadas, chega-se a esse valor para \Delta_rH da reação FeO + CO $\right$arrow Fe + CO_2.
C -50

A alternativa C (-50 kJ/mol) está incorreta, pois superestima a liberação de energia, provavelmente por erro na soma dos \Delta_rH ou na manipulação dos coeficientes estequiométricos.
D -64

A alternativa D (-64 kJ/mol) está errada, pois representa um valor muito mais exergônico do que o correto, indicando erro na combinação das reações fornecidas.
E -100

A alternativa E (-100 kJ/mol) está incorreta, sendo um valor muito distante do real, sugerindo erro grosseiro na aplicação da lei de Hess ou confusão nos sinais das entalpias.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

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1. O que é a lei de Hess na termoquímica?: A lei de Hess afirma que a variação de entalpia total de uma reação depende apenas dos estados inicial e final, não do caminho percorrido.
2. Como se manipula uma equação termoquímica ao inverter o sentido da reação?: Ao inverter uma equação termoquímica, o sinal de \Delta_rH também deve ser invertido.
3. O que significa uma reação ser exotérmica?: Uma reação exotérmica libera energia para o meio, apresentando \Delta_rH negativo.
4. Por que o CO é utilizado na redução de minérios de ferro?: O CO atua como agente redutor, removendo oxigênio dos minérios de ferro e formando CO_2.
5. Como se calcula \Delta_rH de uma reação usando equações auxiliares?: Manipulam-se as equações auxiliares (multiplicando, somando, invertendo) para obter a reação desejada e somam-se os \Delta_rH correspondentes.
6. O que caracteriza uma reação de redução na química?: Uma reação de redução envolve ganho de elétrons por uma espécie química, geralmente acompanhada pela diminuição do número de oxidação.
7. Por que é importante ajustar os coeficientes estequiométricos ao usar a lei de Hess?: Os coeficientes devem ser ajustados para que as substâncias intermediárias se cancelem corretamente e a reação final seja obtida com precisão.