Question

Um passo do processo de produção de ferro metálico, Fe(s), é a redução do óxido ferroso (FeO) com monóxido de carbono (CO). FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g) ∆H = x
Utilizando as equações termoquímicas abaixo e baseando-se na Lei de Hess, assinale a alternativa que indique o valor mais próximo de “x”:
Fe2O3(s) + 3 CO(g) → 2 Fe(s) + 3 CO2(g) ∆H = -25 kJ
3 FeO(s) + CO2(g) → Fe3O4(s) + CO(g) ∆H = -36 kJ
2 Fe3O4(s) + CO2(g) → 3 Fe2O3(s) + CO(g) ∆H = +47 kJ
a) -17 kJ.
b) +14 kJ.
c) -100 kJ.
d) -36 kJ.
e) +50 kJ.

Answer 1

Olá:

A equação que ele quer é:

$FeO\quad +\quad CO\quad \longrightarrow \quad Fe\quad +\quad CO_{ 2 }$


Eles nos deu três equações:

$Fe_{ 2 }O_{ 3 }\quad +\quad 3CO\quad \longrightarrow \quad 2Fe\quad +\quad 3CO_{ 2 }\quad \quad \Delta H=-25KJ\\ \\ 3FeO\quad +\quad CO_{ 2 }\quad \longrightarrow \quad Fe_{ 3 }O_{ 4 }\quad +\quad CO\quad \quad \Delta H=-36KJ\\ \\ 2Fe_{ 3 }O_{ 4 }\quad +\quad CO_{ 2 }\quad \longrightarrow \quad 3Fe_{ 2 }O_{ 3 }\quad +\quad CO\quad \quad \Delta H=+47KJ$


Primeiro vamos multiplicar a equação 1 por 3:

$3Fe_{ 2 }O_{ 3 }\quad +\quad 9CO\quad \longrightarrow \quad 6Fe\quad +\quad 9CO_{ 2 }\quad \quad \Delta H=-75KJ$

Agora vamos multiplicar a equação 2 por 2:

$6FeO\quad +\quad 2CO_{ 2 }\quad \longrightarrow \quad 2Fe_{ 3 }O_{ 4 }\quad +\quad 2CO\quad \quad \Delta H=-72KJ$

A equação 3 permanece a mesma:

$2Fe_{ 3 }O_{ 4 }\quad +\quad CO_{ 2 }\quad \longrightarrow \quad 3Fe_{ 2 }O_{ 3 }\quad +\quad CO\quad \quad \Delta H=+47KJ$


Somando as três equações teremos:

$6FeO\quad +6CO\quad \longrightarrow \quad 6Fe\quad +\quad 6CO_{ 2 }\quad \quad \Delta H=-100KJ$

Dividindo tudo por 6 teremos:

$FeO\quad +\quad CO\quad \longrightarrow \quad Fe\quad +\quad CO_{ 2 }\quad \quad \boxed {\Delta H=-17KJ}$

Answer 2

a) -17 kJ.

A Lei de Hess diz que:

Em uma reação química, a variação da entalpia é sempre a mesma, quer ela ocorra em uma única etapa ou em várias. A variação da entalpia depende somente dos estados inicial e final.

Para montar as equações e aplicar a Lei de Hess, podemos fazer algumas alterações:

1°) as equações intermediárias devem estar de acordo com a reação global. Assim precisamos arranjar as equações na ordem que reagem ou são produzidas. Caso seja necessário inverter a reação, troca-se o sinal da ΔH;

2°) acertar os coeficientes também de acordo com a reação global. Se a equação for multiplicada, a ΔH também deve ser multiplicada pelo mesmo número.

3°) realizar o somatório para montar a reação global;

4°) somar os valores das ΔH das equações intermediárias para achar a ΔH da reação global.

Queremos determinar o valor da variação da entalpia da reação:

FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g)  ∆H = x

Para isso, podemos somar as três reações e descobrir o valor do “x”. Mas observe que é preciso multiplicar a primeira equação por 3 e a segunda por 2:

3 Fe2O3(s) + 9 CO(g) → 6 Fe(s) + 9 CO2(g) ∆H = -75 kJ

6 FeO(s) + 2 CO2(g) → 2 Fe3O4(s) + 2 CO(g) ∆H = -72 kJ

2 Fe3O4(s) + CO2(g) → 3 Fe2O3(s) + CO(g) ∆H = +47 kJ

Somando, temos:

6 FeO(s) + 6 CO(g) → 6 Fe(s) + 6 CO2(g) ∆H = -100 kJ

Dividindo a equação inteira por 6, inclusive o valor de ∆H, temos o seguinte valor aproximado:

FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g) ∆H = -17 kJ

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