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Ciências da Natureza ENEM 2017 difícil

Questão 124 do ENEM 2017 comentada

Use a Lei de Hess para calcular a variação de entalpia da redução do FeO por monóxido de carbono.

Numeração do caderno azul · Ciências da Natureza

Questão 124ENEM 2017

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

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

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Ver a resposta e a resolução

Resposta: Bgabarito oficial do INEP

O que a questão cobra

A questão exige combinar equações termoquímicas pela Lei de Hess, invertendo ou multiplicando reações quando necessário. Também é preciso expressar o resultado por mol de FeO.

Resolução

FeO (s) + CO (g) –> Fe (s) + CO2 (g)

Queremos obter essa reação a partir das equações fornecidas. Para isso, multiplicamos a primeira equação por 3/2, mantemos a segunda e multiplicamos a terceira por 1/2. Ao somá-las, as substâncias que aparecem nos dois lados se cancelam, restando a reação desejada para 3 mol de FeO.

ΔH = (3/2)(−25) + (−36) + (1/2)(+47)

ΔH = −37,5 − 36 + 23,5 = −50 kJ para 3 mol de FeO

Como a pergunta pede o valor por mol de FeO, dividimos o resultado por 3:

ΔH = −50/3 ≈ −16,7 kJ/mol de FeO

O valor mais próximo nas alternativas é −17 kJ/mol. Na Lei de Hess, a variação de entalpia total é a soma das variações das etapas usadas, com os mesmos fatores aplicados às equações.

Alternativa por alternativa

  • A

    −14 kJ/mol não corresponde ao resultado calculado, que é aproximadamente −16,7 kJ/mol de FeO.

  • B

    Correta. −17 kJ/mol é o valor mais próximo de −16,7 kJ/mol de FeO, obtido pela combinação das equações termoquímicas.

  • C

    −50 kJ é a variação calculada para 3 mol de FeO, não para 1 mol, como pede a questão.

  • D

    −64 kJ/mol não corresponde ao resultado por mol de FeO, que é aproximadamente −16,7 kJ/mol.

  • E

    −100 kJ/mol também não corresponde ao valor calculado por mol de FeO, aproximadamente −16,7 kJ/mol.

Para lembrarNa Lei de Hess, você pode somar, inverter ou multiplicar equações; a variação de entalpia acompanha essas operações.

Resolução escrita com ajuda de IA a partir do gabarito oficial e revisada por um segundo modelo antes de ir ao ar. Achou erro? Avise a gente.

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