27. (Unesp-SP) O metanol, CH3OH, é uma substância de grande importância para a indústria química. Esse álcool é obtido industrialmente pela reação entre os gases CO e H2, conforme a equação: CO(g) + 2 H2(g) ⇌ CH3OH(l) ΔH = -131 kJ/mol de CH3OH. Para realizar essas reações, os gases reagentes, misturados na proporção estequiométrica em pré-condições, são constantes. Nestas condições, o equilíbrio apresenta um rendimento de 60% em relação ao metanol. Escreva a expressão da constante de equilíbrio desse sistema e explique qualitativamente as razões que justificam esse rendimento de 60% na produção de metanol, caso reações ocorram em temperaturas superiores a 300 °C.

Question

Accepted Answer

Para responder à questão, vamos analisar o processo de formação do metanol a partir dos gases CO e H₂.

A reação é:
$$ \text{CO(g) + 2 H}_2\text{(g)} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{OH(g)} $$
$$ \Delta H = -91 \text{ kJ/mol} $$

### a) Rendimento de 60% a 300°C

O equilíbrio apresenta um rendimento de 60% na produção de metanol a 300°C. Esse rendimento é influenciado pela constante de equilíbrio ($K_c$), que depende da temperatura. Como a reação é exotérmica ($\Delta H < 0$), aumentar a temperatura desloca o equilíbrio no sentido endotérmico (para a esquerda), diminuindo o rendimento de metanol.

### b) Efeito da Temperatura

- **Princípio de Le Chatelier**: Um aumento de temperatura em uma reação exotérmica favorece a reação no sentido endotérmico. Portanto, a produção de metanol seria menor a temperaturas superiores a 300°C, pois o equilíbrio se deslocaria para a esquerda.

- **Explicação**: Para aumentar o rendimento de metanol, seria ideal operar a temperaturas mais baixas, mas isso deve ser balanceado com a necessidade de uma taxa de reação adequada. Em temperaturas muito baixas, a reação pode ser lenta demais.

Resumindo, a produção de metanol é favorecida a temperaturas mais baixas devido à sua natureza exotérmica, mas é necessário encontrar um equilíbrio entre rendimento e velocidade da reação.

27. (Unesp-SP) O metanol, CH3OH, é uma substância de grande ...

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