Questão 124 do ENEM 2017 — Química
O ferro é encontrado na natureza na forma de seus minérios, tais como a hematita (α-Fe2O3), a 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. Uma 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:
FeO (s) + CO (g) –> Fe (s) + CO2 (g)
Considere as seguintes equações termoquímicas:
Fe2O3 (s) + 3 CO (g) –> 2 Fe (s) + 3 CO2 (g) ∆rH = –25 kJ/mol de Fe2O3
3 FeO (s) + CO2 (g) –> Fe3O4 (s) + CO (g) ∆rH = –36 kJ/mol de CO2
2 Fe3O4 (s) + CO2 (g) –> 3 Fe2O3 (s) + CO (g) ∆rH = +47 kJ/mol de CO2
O valor mais próximo de ∆rH em kJ/mol de FeO, para a reação indicada do FeO (sólido) com o CO (gasoso) é
Resolução comentada
Combinando as três equações termoquímicas dadas com os coeficientes certos para cancelar o Fe2O3 e o Fe3O4, que não aparecem na reação-alvo FeO + CO → Fe + CO2, obtém-se ΔrH = 0,5×(−25) + (1/3)×(−36) + (1/6)×(+47) ≈ −17 kJ/mol de FeO, usando a Lei de Hess.
Um erro comum é somar as três entalpias direto, sem ajustar os coeficientes proporcionalmente ao FeO da equação-alvo; isso levaria a valores bem diferentes, como −14 kJ/mol, que não respeitam a real proporção estequiométrica entre as reações fornecidas.