Iniciante
O gás hidrogênio é atualmente concebido como o “combustível do futuro”, uma vez que sua combustão gera como único subproduto a água – desta forma, ocorreria sem a geração de poluentes. Todavia, as pilhas de combustível (equipamentos que obtêm energia elétrica a partir da combustão formal do hidrogênio) não são formas totalmente limpas de se obter energia como teoricamente esperado, uma vez que há a formação de poluentes nos processos economicamente viáveis de produção do hidrogênio.
a) Uma das formas de se obter o gás hidrogênio é combinando metano e vapor d’água em condições apropriadas, gerando também monóxido de carbono. Sabendo disso, escreva uma equação balanceada para esse processo.
b) Considerando que foram postos para reagir num processo industrial 8,0kg de metano e 7,2kg de água, qual deve ser o volume da mistura reacional após a reação se completar, se medido na CNTP?
c) Ambos os produtos principais do processo descrito no item a precisam ser manejados com cuidado. Explique por quê.
Intermediário
O gás hidrogênio é atualmente concebido como o “combustível do futuro”, uma vez que sua combustão gera como único subproduto a água – desta forma, ocorreria sem a geração de poluentes. Todavia, as pilhas de combustível (equipamentos que obtêm energia elétrica a partir da combustão formal do hidrogênio) não são formas totalmente limpas de se obter energia como teoricamente esperado, uma vez que há a formação de poluentes nos processos economicamente viáveis de produção do hidrogênio.
Além de combustível, o gás hidrogênio costumava ser muito utilizado em dirigíveis (para aviação comercial) devido à sua baixíssima densidade. Seu uso foi extinto, contudo, após o desastre do dirigível Hindenburg, em maio de 1937, quando um incêndio tomou conta da embarcação e o gás hidrogênio utilizado para mantê-lo no ar destruiu o dirigível, resultando na morte de 36 pessoas.
a) Calcule a densidade do gás hidrogênio nas CNTP. Explicite seu cálculo.
b) Considerando que o ar é composto de 20% oxigênio e 80% nitrogênio, calcule a densidade média do ar, bem como sua massa molar média.
c) O gás hidrogênio deixou de ser usado por ser altamente inflamável. Dos seguintes compostos, quais poderiam ser teoricamente utilizados como substituto ao hidrogênio? Explique por que não podem ser usados os outros. Assuma que o uso se dará nas condições normais.
He C2H2 CO2 H2O Ar NH3 SO2 CH4
Avançado
O gás hidrogênio é atualmente concebido como o “combustível do futuro”, uma vez que sua combustão gera como único subproduto a água – desta forma, ocorreria sem a geração de poluentes. Todavia, as pilhas de combustível (equipamentos que obtêm energia elétrica a partir da combustão formal do hidrogênio) não são formas totalmente limpas de se obter energia como teoricamente esperado, uma vez que há a formação de poluentes nos processos economicamente viáveis de produção do hidrogênio.
a) Calcule a variação de entalpia associada à combustão do hidrogênio. Dê sua resposta em energia por mol de hidrogênio.
Dados de energia de ligação (kJ/mol):
O-H 463 H-H 436 O-O 146 O=O 495
Além de combustível, o gás hidrogênio costumava ser muito utilizado em dirigíveis (para aviação comercial) devido à sua baixíssima densidade. Seu uso foi extinto, contudo, após o desastre do dirigível Hindenburg, em maio de 1937, quando um incêndio tomou conta da embarcação e o gás hidrogênio utilizado para mantê-lo no ar destruiu o dirigível, resultando na morte de 36 pessoas.
b) Assumindo que o dirigível continha cem mil metros cúbicos de hidrogênio, qual a massa de gás contida se o móvel voava a altitude tal que a temperatura é de 250K e a pressão, de 0,25atm?
c) Qual o calor liberado pela combustão completa de toda essa quantidade de gás, se assumida constante a pressão? (Assuma que os dados termodinâmicos do item a fornecem um resultado válido para as condições da combustão).
d) Segundo relatos da época, o incêndio durou exatamente 30 segundos. Sabendo disso, calcule a potência desse fenômeno.