Questão 52 Unicamp 2020 - 1ª fase - Elite Colégio e Pré-Vestibular

Questão 52

Deslocamento de Equilíbrio

Um dos pilares da nanotecnologia é o fato de as propriedades dos materiais dependerem do seu tamanho e da sua morfologia. Exemplo: a maior parte do $H_{2}$ produzido industrialmente advém da reação de reforma de hidrocarbonetos: $C H_{4} (g) + H_{2} O (g) \to 3 H_{2} (g) + C O (g)$ . Uma forma de promover a descontaminação do hidrogênio é reagir o $C O$ com largo excesso de água:

$C O (g) + H_{2} O (g) \to C O_{2} (g) + H_{2} (g); Δ H = - 41, 6 k j m o l^{- 1} .$

A figura abaixo mostra resultados da velocidade (em unidade arbitrária, ua) dessa conversão em função da temperatura, empregando-se um nanocatalisador com duas diferentes morfologias.

Considerando essas informações, é correto afirmar que, com essa tecnologia, a descontaminação do hidrogênio por $C O$ é mais eficiente na presença do catalisador em forma de

a)	nanobastão, pois a transformação do CO ocorreria em temperaturas mais baixas, o que também favoreceria o equilíbrio da reação no sentido dos produtos, uma vez que a reação é exotérmica.
b)	nanobastão, pois a transformação do CO ocorreria em temperaturas mais baixas, o que também favoreceria o equilíbrio da reação no sentido dos produtos, uma vez que a reação é endotérmica.
c)	nanocubo, pois a transformação do CO ocorreria em temperaturas mais elevadas, o que também favoreceria o equilíbrio da reação no sentido dos produtos, uma vez que a reação é exotérmica.
d)	nanocubo, pois a transformação do CO ocorreria em temperaturas mais elevadas, o que também favoreceria o equilíbrio da reação no sentido dos produtos, uma vez que a reação é endotérmica.

Resolução

O $∆ H$ da reação do monóxido de carbono com água é negativo, indicando que energia é liberada na reação, isto é, trata-se de uma reação exotérmica. Para reações exotérmicas, a diminuição da temperatura desloca o equilíbrio no sentido exotérmico, ou seja, dos produtos. Portanto, é mais eficiente o catalisador em forma de nanobastão, no qual a conversão ocorre em menores temperaturas, o que favorece a reação no sentido dos produtos (reação exotérmica).

Nota. Pelo fato da reação entre monóxido de carbono e água se tratar de um equilíbrio químico, a seta mais adequada para representar a transformação dos reagentes em produtos e vice-versa deveria ser uma seta dupla ( $⇌$ ) e não uma seta simples ( $\to$ ).