IME/ITA ⇒ ( IME 1998) Termoquímica Tópico resolvido

[kevin22]

Metanol pode ser sintetizado diretamente a partir do monóxido de carbono e do hidrogênio. Sabendo-se que os calores de combustão do monóxido de carbono e do metanol a 25°C, são respectivamente, 283,12 kJ/mol e 726,97kJ/mol, calcule o calor de reação na formação de 2,0 g de metanol a 25°C, pela reação de hidrogenação direta do monóxido de carbono.
Dados: Massas atômicas: H = 1 u.m.a. C = 12 u.m.a. O = 16 u.m.a.
Calores de formação a 25°C: ([tex3]\Delta Hf^{\circ}[/tex3])[tex3]CO_{2}[/tex3] = - 393,70 kJ/mol
([tex3]\Delta Hf^{\circ}[/tex3])[tex3]H_{2}O[/tex3] = - 281,79 kJ/mol

Resposta

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42,2 kJ

[VALDECIRTOZZI]

A equação química do processo proposto é:
[tex3]CO_{(g)}+2H_{2_{(g)}} \rightarrow CH_3OH_{(\ell)}[/tex3]
A variação da entalpia [tex3](\Delta H)[/tex3] dessa reação é:
[tex3]\Delta H_{reacao} = \sum \Delta H_{formacao\ dos \ produtos}-\sum \Delta H_{formacao\ dos \ reagentes}[/tex3]
[tex3]\Delta H_{reacao}=\left(\Delta H_{f_{CH_3OH}}\right)-\left(\Delta H_{f_{CO}}+2\cdot \Delta H_{f_{H_2}}\right)[/tex3]

Como [tex3]\Delta H_{f_{H_2}}=0[/tex3], ficamos:
[tex3]\Delta H_{reacao}=\Delta H_{f_{CH_3OH}}-\Delta H_{f_{CO}}[/tex3] [tex3](I)[/tex3]

A combustão do metanol:
[tex3]CH_3OH+\frac{3}{2} O_2 \rightarrow CO_2 +2H_2O[/tex3]
[tex3]\Delta H_{reacao}=\left(\Delta H_{f_{CO_2}}+2 \cdot \Delta H_{f_{H_2O}}\right)-\left(\Delta H_{f_{CH_3OH}}+\frac{3}{2}\cdot \Delta H_{f_{O_2}}\right)[/tex3]

Como [tex3]\Delta H_{f_{O_2}}=0[/tex3], ficamos:
[tex3]\Delta H_{reacao}=\left(\Delta H_{f_{CO_2}}+2 \cdot \Delta H_{f_{H_2O}}\right)-\left(\Delta Hf_{CH_3OH}\right)[/tex3]
[tex3]-726,97=\left[-393,70+2 \cdot \left(-281,79\right)\right]-\Delta H_{f_{CH_3OH}}[/tex3]
[tex3]\Delta H_{f_{CH_3OH}}=-230,31 \ kJ/mol[/tex3]

A combustão do mónóxido de carbono:
[tex3]CO+\frac{1}{2}O_2 \rightarrow CO_2[/tex3]
[tex3]\Delta H_{reacao}=\Delta H_f{CO_2}-\Delta H_f{CO}[/tex3]
[tex3]-283,12=-393,70-\Delta H_{f_{CO}}[/tex3]
[tex3]\Delta H_{f_{CO}}=-110,58 \ kJ/mol[/tex3]

Voltando à equação [tex3]I[/tex3]:
[tex3]\Delta H_{reacao}=\Delta H_{f_{CH_3OH}}-\Delta H_{f_{CO}}[/tex3]
[tex3]\Delta H_{reacao}=-230,31-(-110,58)[/tex3]
[tex3]\Delta H_{reacao}=-119,93 \ kJ/mol[/tex3]

2 gramas de metanol correspondem a 0,0625 mol. Por uma regra de três, obtemos que a enregia liberada na formação desa quantidade é [tex3]0,0625 \times 119,3=7,49 \ kJ[/tex3].
Não cheguei ao seu gabarito, mas creio que ao menos posso ter dado uma luz na solução.

Espero ter ajudado!