CÁLCULOS ENEM 53

(ENEM / 2017 / 1) O ferro é encontrado na natureza na forma de seus minérios, tais como a hematita (alfa-Fe₂O₃), 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. Umas 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:

1 FeO_(s)  +  CO_(g) => 1 Fe_(s) +  CO_2(g)

Considere as seguintes equações termoquímicas

     1) Fe₂O_3(s)  +  3 CO_(g) => 2 Fe_(s) +  3 CO_2(g)                ∆H = - 25 kJ/mol de Fe₂O₃

     2) 3 FeO_(s)  +  CO_2(g) => Fe₃O_4(s) +  CO_(g)                    ∆H = - 36 kJ/mol de CO₂

     3) 2 Fe₃O_4(s)  +  CO_2(g) => 3 Fe₂O_3(s) +  CO_(g)              ∆H = + 47 kJ/mol CO₂

O valor mais próximo de ∆H , em kJ/mol de FeO, para a reação indicada do FeO(s) com o CO(gasoso) é

a)  -14     b)  -17     c)  - 50     d)  - 64     e)  - 100

RESOLUÇÃO

Como é um processo em etapas a substância formada em uma delas e consumida na outra deve ter as mesmas quantidades (coeficientes).

Na reação 1 esta representado 2 mols de ferro sólido, mas o processo exige 1, logo vamos dividir todos os coeficientes das substâncias por 2 e a variação de entalpia também.

Na reação 2 esta representado 3 mols de FeO, mas o processo exige 1, logo vamos dividir todos os coeficientes das substâncias por 3 e a variação de entalpia também.

Na reação 3 esta representado 2 mols de Fe₃O₄, mas na reação 2 ele ficou após a divisão com o coeficiente igual a 1/3, logo vamos dividir todos os coeficientes das substâncias por 1/6 e a variação de entalpia também.

Balanço de energia: a soma das novas variações de entalpia resulta na energia envolvida no processo

∆H_final = ( - 25 / 2 )  +  ( - 36 / 3 ) + ( 47 / 6)  = - 17 kJ/ mol FeO