O hidrogênio (H2) é considerado um combustível limpo devido a sua reação de combustão ser menos poluente, pois o único produto obtido é a água. No entanto, existem desvantagens no uso desse combustível. Uma delas está relacionada ao enorme volume do recipiente para o seu armazenamento. Outro problema que o H2 é uma fonte secundária de energia, devendo ser obtido a partir de uma fonte primária. método mais usado para sua obtenção é a reação reversível do gás natural CH4(g):
CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g).
(equação completa na foto)
Suponha que a concentração inicial de CH4(g) colocada em um recipiente fechado foi de 2,5 mol/L, e que após o equilíbrio ter sido atingido essa concentração caiu para 0,5 mol/L. Sabendo se que o volume molar de um gás ideal a 25°C é 22,4 L, calcule o volume de gás hidrogênio (H2) obtido.
CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g).
(equação completa na foto)
Suponha que a concentração inicial de CH4(g) colocada em um recipiente fechado foi de 2,5 mol/L, e que após o equilíbrio ter sido atingido essa concentração caiu para 0,5 mol/L. Sabendo se que o volume molar de um gás ideal a 25°C é 22,4 L, calcule o volume de gás hidrogênio (H2) obtido.
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A reação reversível para a formação do hidrogênio a partir de uma concentração inicial de metano de 2,5 mol/L forma 134,4 L de hidrogênio.
O que são reações reversíveis?
São reações onde os reagentes se transformam em produtos (reação direta) e os produtos voltam a se transformar nos reagentes originais (reação inversa). Em um sistema fechado, quando as velocidades das reações diretas e inversas são iguais, temos uma situação chamada de equilíbrio químico.
Como destacado no parágrafo, a reação de formação do hidrogênio a partir do metano é dada por:
[tex]CH_{4} + H_{2}O[/tex] ⇄ [tex]CO + 3H_{2}[/tex]
Como essa é uma reação reversível, temos de analisar a diferença na quantidade dos componentes após o equilíbrio. Apenas a quantidade de metano foi fornecida, então é ela que usaremos de base.
Concentração inicial [tex]CH_{4}[/tex] = 2,5 mol/L
Concentração no equilíbrio [tex]CH_{4}[/tex] = 0,5 mol/L
Portanto, temos que a diferença nas concentrações se deve ao uso desse como reagente para a formação de hidrogênio. Sendo assim:
Quantidade de [tex]CH_{4}[/tex] usada como reagente = 2,5 - 0,5
Quantidade de [tex]CH_{4}[/tex] usada como reagente = 2 mols
Assim, com base na equação química, temos que:
1 mol de [tex]CH_{4}[/tex] --------------- 3 mols de [tex]H_{2}[/tex]
2 mols ------------------ x
x = 6 mols de [tex]H_{2}[/tex] formados
Para sabermos o volume formado, aplicamos a igualdade de que para um gás ideal, um mol de gás ocupa 22,4 L. Portanto:
1 mol de gás ---------------- 22,4 L
6 mols ------------------- y
y = 134,4 L de [tex]H_{2}[/tex] formados
Aprenda mais sobre reações reversíveis: https://brainly.com.br/tarefa/8820529
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