Para possibilitar a exploração de Marte, é necessário viabilizar a viagem de retorno à Terra

Para possibilitar a exploração de Marte, é necessário viabilizar a viagem de retorno à Terra. Uma das formas de tornar os voos de retorno possíveis é produzir combustível a partir da água encontrada em Marte. Para tanto, o hidrogênio seria gerado por eletrólise da água e, posteriormente, utilizado na reação de Sabatier.

Nessa reação, o combustível é gerado pela reação do hidrogênio com dióxido de carbono em temperaturas e pressões elevadas na presença de um catalisador de níquel, resultando na produção de metano e água e na liberação de aproximadamente 165 kJ de energia por mol de CO2.

a) No gráfico da folha de respostas, está representada a quantidade de metano gerado pela reação de Sabatier em função do tempo na temperatura T1, depois que o equilíbrio foi estabelecido. Nesse mesmo gráfico, represente a quantidade de metano em função do tempo em uma temperatura T2 maior que T1, após o estabelecimento do equilíbrio.

b) No gráfico da folha de respostas, está representada a quantidade de metano gerado pela reação de Sabatier em função do tempo na presença de Ni. No mesmo gráfico, represente a quantidade de metano esperada em função do tempo na ausência de Ni. Explique o efeito do catalisador na energia de ativação da reação de Sabatier.

c) Escreva a equação balanceada da reação de Sabatier. Considerando apenas a composição atmosférica da Terra e de Marte apresentada na tabela a seguir, explique, com base nesse equilíbrio químico, por que essa reação não seria indicada para gerar metano na Terra.

QUESTÃO ANTERIOR:

- Para se obter o café descafeinado, sem que ocorra a perda dos compostos de sabor e aroma, pode ser realizada a extração seletiva.

RESOLUÇÃO (Cursos Objetivo):

A equação termoquímica não balanceada da reação citada é:

H2 + CO2 ⇆ CH4 + H2O ΔH = – 165 kJ/mol de CO2

a) Por se tratar de uma reação exotérmica (libera calor), um aumento da temperatura desloca o equilíbrio para a esquerda (sentido da reação endotérmica), diminuindo a concentração de CH4 no equilíbrio.

Como T2 > T1, teríamos o seguinte esboço gráfico.

b) O níquel atua como catalisador, diminuindo a energia de ativação necessária para a reação começar e, consequentemente, aumentando a velocidade da reação.

Teríamos o seguinte gráfico sem a presença do níquel.