Calcule o trabalho máximo diferente de expansão que se pode obter, por mol, numa pilha a combustível em que a reação é a combustão do propano: C3 Hs(g)+5 O2(g) square 3 CO2(g)+ H2 O(l) a 298 K . Procure os dados de De nos livros se necessário.
Resposta: w=2108,11 kJ mol^-1

Passo 1

Então, a gente vai resolver um exercício de termodinâmica química. O enunciado pede para calcular o trabalho máximo, diferente do trabalho de expansão, que se pode obter por mol numa pilha a combustível onde ocorre a combustão do propano ( ) a 298 K. Para isso, vamos precisar usar a variação da energia livre de Gibbs das substâncias envolvidas na reação.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é a energia livre de Gibbs ( ). Ela nos diz a quantidade de energia disponível para realizar trabalho em uma reação química a temperatura e pressão constantes. Se a for negativa, a reação libera energia que pode ser usada como trabalho.

Passo 3

A reação de combustão do propano é dada por:
C3H8(g) + 5 O2(g) 3 CO2(g) + 4 H2O(l)
Vamos calcular a variação da energia livre de Gibbs padrão ( De=ntes ) dessa reação usando a fórmula:

Passo 4

Agora, precisamos dos valores de de formação ( ) para cada substância na reação. Esses valores geralmente estão tabelados:
  • (elemento na forma padrão)

Passo 5

Vamos aplicar esses valores na fórmula da De:
3 times (-394,4) = -1183,2 , kJ/mol
Primeiro calculamos os produtos:
4 times (-237,2) = -948,8 , kJ/mol
-1183,2 + (-948,8) = -2132,0 , kJ/mol
Somando os produtos:
1 times (-23,2) = -23,2 , kJ/mol
Agora, os reagentes:
5 times 0 = 0 , kJ/mol
-23,2 + 0 = -23,2 , kJ/mol
Somando os reagentes:

Passo 6

Subtraindo a soma dos reagentes da soma dos produtos:
De
Esse valor negativo indica que a reação libera energia.

Resposta

O trabalho máximo obtido por mol de propano na reação é .

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