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Questão 3

IME 2017
Química

(IME - 2017/2018 - 2ª FASE ) A reforma com vapor d’água, a temperaturas altas, é um método industrial para produção de hidrogênio a partir de metano. Calcule a entalpia de reação desse processo.

Dados:

i) Entalpias de combustão:

C(graf) ... ΔH0 = - 394 kJ/mol

H2(g) ... ΔH0 = - 286 kJ/mol (forma água líquida)

CH4(g) ... ΔH0 = - 890 kJ/mol (forma água líquida)

ii) CO(g) + H2(g) → C(graf) + H2O(g)      ΔH0 = - 131 kJ/mol

Gabarito:

Resolução:

O processo industrial que se deseja calcular a entalpia é representado pela equação:

CH4(g) + H2O(g) → CO(g) + 3 H2(g)

Para chegar nessa equação é necessário manipular as equações fornecidas como dados das questões, lembrando que os valores de entalpia fornecidos foram para as reações de combustão, ou seja, de reação com O2:

I) C(graf) + O2 → CO2(g)                                   ΔH0 = - 394 kJ/mol

II) H2(g) + ½O2(g) → H2O(l)                                     ΔH0 = - 286 kJ/mol

III) CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l)           ΔH0 = - 890 kJ/mol

IV) CO(g) + H2(g) → C(graf) + H2O(g)                 ΔH0 = - 131 kJ/mol

Para chegar na equação de reforma com vapor d'água, é preciso:

• Inverter a I

I) CO2(g) → C(graf) + O2(g)               ΔH0 = + 394 kJ/mol

• Inverter a II e multiplicá-la por 2:

II) 2 H2O(l) → 2 H2(g) + 1 O2(g)     ΔH0 = + 572 kJ/mol

• Inverter a IV

IV) C(graf) + H2O(g) → CO(g) + H2(g)    ΔH0 = - 131 kJ/mol

Tendo feito essas operações, é só somar as equações:

I) CO2(g) → C(graf) + O2(g)                                ΔH0 = + 394 kJ/mol

II) 2 H2O(l) → 2 H2(g) + O2(g)                                 ΔH0 = + 572 kJ/mol

III) CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(l)           ΔH0 = - 890 kJ/mol

IV) C(graf) + H2O(g) → CO(g) + H2(g)                 ΔH0 = - 131 kJ/mol

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CH4(g) + H2O(g) → CO(g) + 3 H2(g)                  ΔH0 = + 207 kJ/mol

A entalpia do processo é +207 kJ/mol.

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