5.(UFPA 2000) A transformação da hematita (minério de ferro) em ferro-gusa ocorre como representado na equação termoquímica
2 Fe2O3(s) + 6C(s) + 3O2(g) ® 4Fe(s) + 6CO2(g) +calor
Na indústria metalúrgica, este processo ocorre em um alto-forno, em etapas sucessivas, representadas pelas seguintes equações termoquímicas:
a. C(s) + ½ O2(g) ® CO(g) + 112,3 KJ
b. 3 Fe2O3(s) + CO(g) + 401,3 KJ ® 2 Fe3O4 + CO2(g)c. Fe3O4(s) + CO(g) + 33,4 KJ ® 3 FeO(s) + CO2(g)
d. FeO(s) + CO(g) ® Fe(s) + CO2(g) + 13,8 KJ
Identifique as etapas endotérmicas deste processo e calcule a quantidade de calor, em KJ, envolvido na transformação da hematita em ferro-gusa, representada pela equação termoquímica global, dada acima.
Respostas
Olá!
Reações endotémicas absorvem calor, enquanto que reações exotérmicas liberam calor.
Nas reações dadas, vemos que quando os valores de entalpia estão escritos junto com os reagentes significa que absorveu calor e portanto são endotérmicas. Já quando as entalpias estão escritas ao lado dos produtos significa que liberou energia, ou seja, exotérmicas.
Então as reações a) e d) são exotérmicas e as reações b) e c) são endotérmicas.
Para se determinar a quantidade de calor da reação global, devemos "somar" as equações químicas intermediárias com o intuito de se chegar na reação global. Devemos eliminar as substâncias intermediárias que estiverem presentes como reagentes de uma reação e nos produtos de outra reação.
Para que as substâncias intermediárias fiquem com a mesma quantidade devemos, quando necessário, multiplicar ou dividir os coeficientes estequiométricos das reações e também o calor envolvido:
a. C(s) + ½ O2(g) → CO(g) ΔH = - 112,3 KJ (x6)
b. 3Fe2O3(s) + CO(g) → 2 Fe3O4 + CO2(g) ΔH = + 401,3 KJ (÷3/2)
c. Fe3O4(s) + CO(g) → 3 FeO(s) + CO2(g) ΔH = +33,4 KJ (x4/3)
d. FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g) ΔH = - 13,8 KJ (x4)
Reescrevendo-as com os novos coeficientes e valores de ΔH:
a. 6C(s) + 3O2(g) → 6CO(g) ΔH = - 673,8 KJ
b. 2Fe2O3(s) + 2/3CO(g) → 4/3Fe3O4 + 2/3CO2(g) ΔH = + 267,6 KJ
c. 4/3Fe3O4(s) + 4/3CO(g) → 4FeO(s) + 4/3CO2(g) ΔH = +44,5 KJ
d. 4FeO(s) + 4CO(g) → 4Fe(s) + 4CO2(g) ΔH = - 55,2 KJ
Se somarmos as equações acima chegaremos na equação global. Agora basta somarmos os valores de entalpia:
ΔH(reação) = -673,8 +267,6 + 44,5 -55,2
ΔH(reação) = -416,9 KJ
A reação global será exotérmica e liberará 416,9 kJ de calor.
Espero ter ajudado!