(UNICAMP - 2018 - 1ª FASE)
Em 12 de maio de 2017 o Metrô de São Paulo trocou 240 metros de trilhos de uma de suas linhas, numa operação feita de madrugada, em apenas três horas. Na solda entre o trilho novo e o usado empregou-se uma reação química denominada térmita, que permite a obtenção de uma temperatura local de cerca de 2.000 °C. A reação utilizada foi entre um óxido de ferro e o alumínio metálico.
De acordo com essas informações, uma possível equação termoquímica do processo utilizado seria
Fe2O3 + 2Al → 2Fe + Al2O3 ; ΔH = +852 kJ.mol-1
FeO3 + Al → Fe + AlO3 ; ΔH = -852 kJ.mol-1
FeO3 + Al → Fe + AlO3 ; ΔH = +852 kJ.mol-1
Fe2O3 + 2Al → 2Fe + Al2O3 ; ΔH = -852 kJ.mol-1
Gabarito:
Fe2O3 + 2Al → 2Fe + Al2O3 ; ΔH = -852 kJ.mol-1
Como o número de oxidação (nox) do oxigênio é -2 e o nox do ferro pode ser +2 ou +3, as possíveis opções para a formação do oxido de ferro, que a questão não especifica, é:
FeO (óxido de ferro II) ou Fe2O3 (óxido de ferro III). Dessa forma, não é possível existir a fórmula molecular FeO3, já que os números de oxidação para essa fórmula seriam +3 do ferro (Fe) e -1 do oxigênio. O oxigênio tem nox -2 (exceção: peróxidos, em que o nox do oxigênio é -1, que não é o caso).
O alumíno metálico é uma substância representada pelo símbolo Al.
Como o texto da questão fala que a reação da termita eleva a temperatura local para cerca de 2.000 °C, pode-se concluir que essa é uma reação exotérmica (ΔH < 0). Assim, a equação química balanceada que representa essa reação é:
Fe2O3 + 2Al → 2Fe + Al2O3 ΔH = -852 kJ.mol-1
A variação de entalpia ser negativa (ΔH < 0) indica a natureza exotérmica da reação.