Formaldeído, CH2 O pode ser produzido pela pirólise em fase gasosa do metanol, de acordo com: CH3 OH CH2 O+H2. Qual a constante de equilíbrio à temperatura ambiente? Haverá formação apreciável de produto nestas condições?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre a produção de formaldeído ( CH2O) a partir da pirólise do metanol ( CH3OH) na fase gasosa, seguindo a reação:
CH3OH CH2O + H2
A gente precisa descobrir a constante de equilíbrio ( Keq) dessa reação à temperatura ambiente e ver se, nesse caso, rola uma formação significativa de produtos. Para resolver isso, vamos usar conceitos de equilíbrio químico e termodinâmica.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que a constante de equilíbrio ( Keq) mede a proporção entre os produtos e reagentes quando a reação está em equilíbrio. A expressão geral para Keq na reação dada é:
Keq = [CH2O][H2][CH3OH]
Aqui, os colchetes [] representam as concentrações molares dos compostos na mistura.

Passo 3

Para calcular Keq, precisamos dos valores das atividades ou pressões parciais dos produtos e reagentes no equilíbrio. No entanto, esses dados geralmente vêm de tabelas termodinâmicas e podem depender da temperatura específica. Como estamos falando de temperatura ambiente, vamos considerar que temos os valores necessários ou que podemos relacionar a variação da energia livre de Gibbs ( De) da reação com Keq.

Passo 4

A relação entre a variação da energia livre de Gibbs padrão ( De) e a constante de equilíbrio é dada por:
De
Onde:
  • R é a constante dos gases ( 8,314 , J/mol·K)
  • T é a temperatura em Kelvin
Se conhecermos De, podemos rearranjar a equação para encontrar Keq:
Keq = e^-De

Passo 5

Supondo que tenhamos o valor de De para a reação, podemos substituir na equação acima. Por exemplo, se De for positivo, isso indica que a reação não é espontânea nos reagentes formantes, e Keq será menor que 1, sugerindo pouca formação de produtos.

Passo 6

Sem valores numéricos específicos, mas baseando-nos em conhecimentos químicos, a produção de CH2O a partir de CH3OH geralmente tem uma constante de equilíbrio baixa a temperatura ambiente. Isso significa que, nesse caso, a formação de produtos ( CH2O e H2) não será apreciável, pois a reação favorece os reagentes.

Resposta

A constante de equilíbrio ( Keq) para a reação CH3OH CH2O + H2 à temperatura ambiente é baixa, indicando que não haverá formação apreciável de formaldeído e hidrogênio nessas condições.

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