Questão 10
UNICAMP 2017
(UNICAMP - 2017 - 2ª FASE)
Uma reportagem em revista de divulgação científica apresenta o seguinte título: Pesquisadores estão investigando a possibilidade de combinar hidrogênio com dióxido de carbono para produzir hidrocarbonetos, com alto poder energético, “ricos em energia”. O texto da reportagem explicita melhor o que está no título, ao informar que “em 2014 um grupo de pesquisadores desenvolveu um sistema híbrido que usa bactérias e eletricidade, conjuntamente, em um coletor solar, para gerar hidrogênio a partir da água, e fazer sua reação com dióxido de carbono, para produzir isopropanol”, como representa a equação a seguir.
3 CO2 + 4 H2 → C3H8O + 2,5 O2 ΔrH0 = +862 kJ/mol
a) Considerando que a entalpia padrão de formação da água é -286 kJ/mol, qual é a quantidade de energia que seria utilizada na produção de 1 mol de isopropanol, a partir de água e CO2, da maneira como explica o enunciado acima?
b) Qual seria a energia liberada pela queima de 90 gramas de isopropanol obtido dessa maneira? Considere uma combustão completa e condição padrão.
Gabarito:
Resolução:
a) O enunciado indica que o hidrogênio deve ser produzido a partir da água. Assim:
O hidrogênio assim produzido será u ilizado para produzir o álcool, de acordo com a equação:
Multiplicando-se a primeira equação por 4 e combinando-se as duas equações (Lei de Hess), obtém-se:
Somando-se essas duas equações, obtém-se a equação de formação de isopropanol a partir de CO2 e água, com a liberação de (1144 + 862), ou seja, 2006 kJ de energia por mol de isopropanol formado.
b) A massa molar do isopropanol é de (36 + 8 + 16), ou seja, 60 g mol-1. 90 g de isopropanol correspondem a 1,5 mol.
A equação de combustão do isopropanol é o inverso da equação de sua formação, como se obteve no item a:
Assim, a queima de um mol de isopropanol liberará 2006 kJ de energia. Se for queimado 1,5 mol de isopropanol, a energia liberada será de (2006 x 1,5) kJ, ou seja, 3009 kJ.