Sobre o tema
A termoquímica estuda as variações de energia em reações químicas, sendo fundamental para processos industriais como a siderurgia. O cálculo da entalpia de reação (ΔrH) pode ser realizado indiretamente pela Lei de Hess, que afirma que a variação de entalpia de uma reação global é a soma das variações de entalpia das etapas intermediárias, independentemente do caminho. Nesta questão do ENEM 2017, são fornecidas três equações termoquímicas envolvendo óxidos de ferro e monóxido de carbono, e pede-se o ΔrH para a redução do FeO(s) por CO(g). É um exemplo clássico de aplicação da Lei de Hess, exigindo manipulação algébrica das equações para obter a reação desejada. Compreender esse conceito é essencial para resolver problemas de termoquímica e para entender processos energéticos na indústria.
Tópicos relacionados
- Lei de Hess e entalpia de reação
- Cálculo de ΔrH por manipulação de equações
- Termoquímica na siderurgia
- Equações termoquímicas e estados físicos
- Reações de oxirredução e energia
Enunciado
O ferro é encontrado na natureza na forma de seus minérios, tais como a hematita (α\-Fe2O3), a magnetita (Fe3O4) 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) –> Fe (s) + CO2 (g)
Considere as seguintes equações termoquímicas:
Fe2O3 (s) + 3 CO (g) –> 2 Fe (s) + 3 CO2 (g) ∆rH = –25 kJ/mol de Fe2O3
3 FeO (s) + CO2 (g) –> Fe3O4 (s) + CO (g) ∆rH = –36 kJ/mol de CO2
2 Fe3O4 (s) + CO2 (g) –> 3 Fe2O3 (s) + CO (g) ∆rH = +47 kJ/mol de CO2
O valor mais próximo de ∆rH em kJ/mol de FeO, para a reação indicada do FeO (sólido) com o CO (gasoso) é
Alternativas
- A)
-14
- B)
-17
- C)
-50
- D)
-64
- E)
-100
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Perguntas frequentes
O que é a Lei de Hess?
A Lei de Hess estabelece que a variação de entalpia de uma reação química é independente do caminho percorrido, dependendo apenas dos estados inicial e final. Permite calcular ΔrH somando as entalpias de etapas intermediárias.
Como aplicar a Lei de Hess em problemas?
Manipula-se as equações termoquímicas dadas (invertendo, multiplicando por coeficientes) de modo que, ao somá-las, obtenha-se a reação desejada. Ao inverter, inverte-se o sinal de ΔH; ao multiplicar, multiplica-se ΔH pelo mesmo fator.
Por que a entalpia da reação FeO + CO é negativa?
A entalpia negativa indica que a reação é exotérmica, liberando calor. Na siderurgia, essa redução do minério de ferro é favorecida termodinamicamente e fornece energia para o processo.