Question

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.

Answer 1

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!