O ferro é encontrado na natureza na forma de seus minérios, tais como a hematita (a\-Fe2O3), a magnetita…

Questão

O ferro é encontrado na natureza na forma de seus minérios, tais como a hematita (a\-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 ENEM - 2017 O valor mais próximo de ?rH em kJ/mol de FeO, para a reação indicada do FeO (sólido) com o CO (gasoso) é

1. A) -14
2. B) -17
3. C) -50
4. D) -64
5. E) -100

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

1. Objetivo: obter a variação de entalpia da reação FeO (s) + CO (g) -> Fe (s) + CO2 (g), por mol de FeO. Pela lei de Hess, multiplicamos as equações por coeficientes que permitam somar tudo e obter a equação alvo multiplicada por 6, para eliminar a fração.
2. Multiplique a primeira equação por 3: 3 Fe2O3 + 9 CO -> 6 Fe + 9 CO2, com delta H = 3 x (-25) = -75 kJ.
3. Inverta a terceira equação, que passa a ser 2 Fe3O4 + CO2 -> 3 Fe2O3 + CO, com delta H = -(+47) = -47 kJ? Na verdade, para cancelar o Fe2O3, somamos a terceira equação na forma original: 2 Fe3O4 + CO2 -> 3 Fe2O3 + CO, com delta H = +47 kJ. Somando ao passo 2, o Fe2O3 se cancela e resulta 2 Fe3O4 + 8 CO -> 6 Fe + 8 CO2, com delta H = -75 + 47 = -28 kJ.
4. Multiplique a segunda equação por 2 e inverta-a, obtendo 6 FeO + 2 CO2 -> 2 Fe3O4 + 2 CO, com delta H = 2 x (-36) = -72 kJ, pois ao inverter o sinal muda, mas a forma original 3 FeO + CO2 -> Fe3O4 + CO tem delta H = -36 kJ e aqui usamos a direção que consome FeO, portanto o valor correto a somar é -72 kJ.
5. Some as equações do passo 3 e do passo 4: 6 FeO + 6 CO -> 6 Fe + 6 CO2, com delta H = -28 + (-72) = -100 kJ.
6. Divida por 6 para obter o valor por mol de FeO: -100 / 6 = aproximadamente -16,7 kJ/mol de FeO, cujo valor mais próximo entre as alternativas é -17 kJ.
7. Conclusão: o gabarito B está correto. As demais alternativas estão erradas: A (-14) resulta de dividir o total por 2 em vez de 6; C (-50) de dividir o total de -100 por 2; D (-64) de somar a segunda equação sem multiplicá-la por 2; E (-100) de esquecer de normalizar o resultado por mol de FeO.

💡 Dica: Use as equações termoquímicas para calcular a variação de entalpia da reação do FeO com CO.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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