Nível I

O metanol é um combustível líquido de queima limpa, que está sendo considerado como um substituto da gasolina. O metanol pode ser produzido pela reação controlada do oxigênio do ar com metano: $\ce{ CH4(g) + 1/2 O2(g) -> CH3OH(l) }$ Considere as reações: $\begin{aligned} \ce{ CH4(g) + H2O(g) &-> CO(g) + 3 H2(g) } && \Delta H^\circ_\mathrm{r} = \pu{+206 kJ//mol} \\ \ce{ 2 H2(g) + CO(g) &-> CH3OH(l) } && \Delta H^\circ_\mathrm{r} = \pu{-128 kJ//mol} \\ \ce{ 2 H2(g) + O2(g) &-> 2 H2O(g) } && \Delta H^\circ_\mathrm{r} = \pu{-484 kJ//mol} \end{aligned}$

Assinale a alternativa que mais se aproxima da entalpia de reação do metano e oxigênio formando etanol.

\pu{-100 kJ.mol-1}

\pu{-164 kJ.mol-1}

\pu{-269 kJ.mol-1}

\pu{-443 kJ.mol-1}

\pu{-727 kJ.mol-1}

Gabarito 3A.25

Para fazer a lei de Hess, buscamos moléculas que aparecem na reação final e aparecem em apenas uma das reações dadas na questão, pois isso fixa o coeficiente estequiométrico: Reação desejada: $\ce{{\color{red}1} CH4(g)+ {\color{red}\frac{1}{2}} O2(g)-> {\color{red}1} CH3OH(l)}$ Aplicando: $\begin{align*} \ce{{\color{red}1} CH4(g) + H2O(g)& -> CO(g) + 3H2(g)}\\ \ce{2H2(g) + CO(g)& -> {\color{red}1} CH3OH(l)}\\ \ce{2H2(g) + O2(g)& -> 2H2O(g) \;\;\;\left(X \cdot {\color{red}\frac{1}{2}}\right)} \end{align*}$ Pela lei de Hess, basta fazer a primeira reação mais a segunda mais metade da terceira para chegar à equação desejada. $\ce{\Delta H = \Delta H_{1} + \Delta H_{2} + \frac{1}{2}\Delta H_{3}}$ $\ce{\Delta H}=206-128 +\frac{1}{2}\cdot (-484)=\pu{-164 kJ mol-1}$