(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.