HABILIDADE 26

02. H26 (Enem 2017) O ferro é encontrado na natureza na forma de seus minérios, tais como a hematita (αFe₂O₃), a magnetita  (Fe₃O₄)e a wustita (FeO) Na siderurgia, o ferro-gusa é obtido pela fusão de minérios de ferro em altos fomos 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:

\[Fe{{O}_{(s)}}+C{{O}_{(g)\,}}\to\,F{{e}_{(s)}}+C{{O}_{2(g)}}\]

Considere as seguintes equações termoquímicas:

\(\begin{align}  &F{{e}_{2}}{{O}_{3(s)}}+3C{{O}_{(g)\,}}\to \,2F{{e}_{(s)}}+3C{{O}_{2(g)}}\,\,\,\,\,\,\,\,{{\Delta}_{r}}H{}^\text{o}=-25KJ/mol\,de\,F{{e}_{2}}{{O}_{3}} \\  & 3Fe{{O}_{(s)}}+C{{O}_{2}}_{(g)\,}\to\,F{{e}_{3}}{{O}_{4}}_{(s)}+C{{O}_{(g)}}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,{{\Delta}_{r}}H{}^\text{o}\,=-36KJ/mol\,\,de\,\,C{{O}_{2}} \\  &3F{{e}_{3}}{{O}_{4(s)}}+C{{O}_{2}}_{(g)\,}\to\,3F{{e}_{2}}{{O}_{3}}_{(s)}+C{{O}_{(g)}}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,{{{{\Delta}}}_{r}}H{}^\text{o}=+47KJ/mol\,de\,\,C{{O}_{2}}\\ \end{align}\)

O valor mais próximo de \({{\Delta }_{r}}H{}^\text{o}\) em KJ/mol de FeO para a reação indicada do FeO (sólido) com o CO (gasoso) é

03. H26 (Enem 2016) O benzeno, um importante solvente para a indústria química, é obtido industrialmente pela destilação do petróleo. Contudo, também pode ser sintetizado pela trimerização do acetileno catalisada por ferro metálico sob altas temperaturas, conforme a equação química:

\[3{{C}_{2}}{{H}_{2(g)\,}}\to \,{{C}_{6}}{{H}_{6}}(\ell )\]

A energia envolvida nesse processo pode ser calculada indiretamente pela variação de entalpia das reações de combustão das substâncias participantes, nas mesmas condições experimentais:

I. \({{C}_{2}}{{H}_{2(g)}}+\frac{5}{2}{{O}_{2(g)\,}}\to\,2C{{O}_{2(g)}}+{{H}_{2}}{{O}_{(\ell )}}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\Delta H_{c}^{0}=-310Kcal/mol\)

II. \(\,{{C}_{6}}{{H}_{6(g)}}+\frac{15}{2}{{O}_{2(g)\,}}\to\,6C{{O}_{2(g)}}+3{{H}_{2}}{{O}_{(\ell )}}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\Delta H_{c}^{0}=-780Kcal/mol\)

A variação de entalpia do processo de trimerização, em  para a formação de um mol de benzeno é mais próxima de

04. H26 (Enem 2015) Vários ácidos são utilizados em indústrias que descartam seus efluentes nos corpos d’água, como rios e lagos, podendo afetar o equilíbrio ambiental. Para neutralizar a acidez, o sal carbonato de cálcio pode ser adicionado ao efluente, em quantidades apropriadas, pois produz bicarbonato, que neutraliza a água. As equações envolvidas no processo são apresentadas:

I. \(CaC{{O}_{3(s)}}+C{{O}_{2(g)}}+{{H}_{2}}{{O}_{(\ell)}}\,\rightleftharpoons \,Ca_{(aq)}^{2+}+2HCO_{3(aq)}^{-}\)

II. \(HCO_{_{3(aq)\,}}^{-}\rightleftharpoons H_{_{(aq)\,}}^{+}+CO_{_{3(aq)\,}}^{2-}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,{{K}_{1}}=3,0\,\times\,{{10}^{-11}}\)

III. \(CaC{{O}_{3(s)}}\,\rightleftharpoons\,Ca_{(aq)}^{2+}+CO_{3(aq)}^{2-}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,{{K}_{2}}=\,6,0\,\times\,{{10}^{-9}}\)

IV. \(C{{O}_{2}}(g)\,+\,{{H}_{2}}{{O}_{(\ell)\,}}\rightleftharpoons\,H_{(aq)}^{+}+HCO_{3(aq)}^{-}\,\,\,\,\,\,\,\,{{K}_{3}}=2,5\,\times\,{{10}^{-7}}\)

Com base nos valores das constantes de equilíbrio das reações II, III e IV a 25ºC qual é o valor numérico da constante de equilíbrio da reação I?

05. H26 (Enem 2015) Hidrocarbonetos podem ser obtidos em laboratório por descarboxilação oxidativa anódica, processo conhecido como eletrossíntese de Kolbe. Essa reação é utilizada na síntese de hidrocarbonetos diversos, a partir de óleos vegetais, os quais podem ser empregados como fontes alternativas de energia, em substituição aos hidrocarbonetos fósseis. O esquema ilustra simplificadamente esse processo.

Com base nesse processo, o hidrocarboneto produzido na eletrólise do ácido 3,3-dimetil-butanoico é o

06. H26 (Enem 2015) O aproveitamento de resíduos florestais vem se tornando cada dia mais atrativo, pois eles são uma fonte renovável de energia. A figura representa a queima de um bio-óleo extraído do resíduo de madeira, sendo ΔH₁ a variação de entalpia devido à queima de 1 g desse bio-óleo, resultando em gás carbônico e água líquida, e ΔH₂, a variação de entalpia envolvida na conversão de 1 g de água no estado gasoso para o estado líquido.

A variação de entalpia, em kJ, para a queima de 5 g desse bio-óleo resultando em CO₂ (gasoso) e H₂O (gasoso) é:

07. H26 (Enem 2014) Diesel é uma mistura de hidrocarbonetos que também apresenta enxofre em sua composição. Esse enxofre é um componente indesejável, pois o trióxido de enxofre gerado é um dos grandes causadores da chuva ácida. Nos anos 1980, não havia regulamentação e era utilizado óleo diesel com 13 000 ppm de enxofre. Em 2009, o diesel passou a ter 1 800 ppm de enxofre (S1800) e, em seguida, foi inserido no mercado o diesel S500 (500 ppm). Em 2012, foi difundido o diesel S50, com 50 ppm de enxofre em sua composição. Atualmente, é produzido um diesel com teores de enxofre ainda menores.

Os Impactos da má qualidade do óleo diesel brasileiro. Disponível em: www.cnt.org.br.

A substituição do diesel usado nos anos 1980 por aquele difundido em 2012 permitiu uma redução percentual de emissão de SO₃ de

08. H26 (Enem 2013) A produção de aço envolve o aquecimento do minério de ferro, junto com carvão (carbono) e ar atmosférico em uma série de reações de oxirredução. O produto é chamado de ferro-gusa e contém cerca de 3,3% de carbono. Uma forma de eliminar o excesso de carbono é a oxidação a partir do aquecimento do ferro-gusa com gás oxigênio puro. Os dois principais produtos formados são aço doce (liga de ferro com teor de 0,3% de carbono restante) e gás carbônico. As massas molares aproximadas dos elementos carbono e oxigênio são, respectivamente, 12 g/mol e 16 g/mol.

Considerando que um forno foi alimentado com 2,5 toneladas de ferro-gusa, a massa de gás carbônico formada, em quilogramas, na produção de aço doce, é mais próxima de

09. H26 (Enem 2012) No Japão, um movimento nacional para a promoção da luta contra o aquecimento global leva o slogan: 1 pessoa, 1 dia, 1 kg de CO₂ a menos! A ideia é cada pessoa reduzir em 1 kg a quantidade de CO₂ emitida todo dia, por meio de pequenos gestos ecológicos, como diminuir a queima de gás de cozinha.

Considerando um processo de combustão completa de um gás de cozinha composto exclusivamente por butano (C₄H₁₀), a mínima quantidade desse gás que um japonês deve deixar de queimar para atender à meta diária, apenas com esse gesto, é de

Dados: CO₂ (44 g/mol); C₄H₁₀ (58 g/mol)

10. H26 (Enem 2011) O etanol é considerado um biocombustível promissor, pois, sob o ponto de vista do balanço de carbono, possui uma taxa de emissão praticamente igual a zero. Entretanto, esse não é o único ciclo biogeoquímico associado à produção de etanol. O plantio da cana-de-açúcar, matéria-prima para a produção de etanol, envolve a adição de macronutrientes como enxofre, nitrogênio, fósforo e potássio, principais elementos envolvidos no crescimento de um vegetal.

O nitrogênio incorporado ao solo, como consequência da atividade descrita anteriormente, é transformado em nitrogênio ativo e afetará o meio ambiente, causando

11. H26 (Enem 2010) No que tange à tecnologia de combustíveis alternativos, muitos especialistas em energia acreditam que os alcoóis vão crescer em importância em um futuro próximo.

Realmente, alcoóis como metanol e etanol têm encontrado alguns nichos para uso doméstico como combustíveis há muitas décadas e, recentemente, vêm obtendo uma aceitação cada vez maior como aditivos, ou mesmo como substitutos para gasolina em veículos.

Algumas das propriedades físicas desses combustíveis são mostradas no quadro seguinte.

Dados: Massas molares em g/mol:

H = 1,0; C = 12,0; O = 16,0.

Considere que, em pequenos volumes, o custo de produção de ambos os alcoóis seja o mesmo. Dessa forma, do ponto de vista econômico, é mais vantajoso utilizar

12. H26 (Enem 2010) A eletrólise é muito empregada na indústria com o objetivo de reaproveitar parte dos metais sucateados. O cobre, por exemplo, é um dos metais com maior rendimento no processo de eletrólise, com uma recuperação de aproximadamente 99,9%. Por ser um metal de alto valor comercial e de múltiplas aplicações, sua recuperação torna-se viável economicamente.

Suponha que, em um processo de recuperação de cobre puro, tenha-se eletrolisado uma solução de sulfato de cobre (II) (CuSO₄) durante 3 h, empregando-se uma corrente elétrica de intensidade igual a 10A. A massa de cobre puro recuperada é de aproximadamente

Dados: Constante de Faraday F = 96 500 C/mol; Massa molar em g/mol: Cu = 63,5.