Monocloreto de iodo gasosos pode ser decomposto em iodo e clorogasosos, de acordo com a seguinte equação química: 2 ICl(g) <=ftarrows 12(g)+Cl 2(g).
Calcule o valor de De a 298 K para essa reação se os reagentes e os produtos forem misturados com as seguintes pressões parciais: 1,0 atm de ICl, 1,0 times 10-3 atm de 12 e 1,0 0 times 10-3 atm de Cl 2 A reação é espontânea sob essas condições?

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem a reação de decomposição do monocloreto de iodo ( ICl) em iodo ( I2) e cloro ( Cl2). Queremos calcular a variação da energia livre de Gibbs ( De) a 298 K, usando as pressões parciais dadas. Além disso, vamos ver se a reação é espontânea nessas condições. Para isso, vamos precisar entender um pouquinho sobre termodinâmica, especificamente sobre energia livre de Gibbs e como calcular De usando pressões parciais.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que a variação da energia livre de Gibbs ( De) para uma reação pode ser calculada usando a seguinte fórmula:
De
Onde:
  • De é a variação padrão da energia livre de Gibbs.
  • R é a constante dos gases ( 8,314 , J/mol cdot K).
  • T é a temperatura em Kelvin (298 K).
  • Q é o quociente de reação, que depende das pressões parciais dos reagentes e produtos.

Passo 3

Primeiro, precisamos determinar o quociente de reação ( Q). Para a reação:
2 ICl(g) <=ftharpoons I2(g) + Cl2(g)
O quociente de reação Q é dado por:
Q = PI2 cdot PCl2(PICl)^2
Substituindo as pressões parciais fornecidas:
Q = (1,0 times 10^-3 , atm) cdot (1,0 times 10^-3 , atm)(1,0 , atm)^2 = 1,0 times 10^-61,0 = 1,0 times 10^-6

Passo 4

Agora, precisamos saber o valor de De para a reação. Considerando que estamos decompondo ICl nos seus elementos ( I2 e Cl2), e sabendo que a energia livre padrão de elementos em suas formas padrão é zero ( De), a De da reação será:
De
Sem o valor de De, não podemos calcular numéricamente De. No entanto, para fins deste exercício, vamos supor que De ou que estamos apenas interessados na variação a partir das condições dadas.

Passo 5

Assumindo que De (para simplificação), a equação para De fica:
De
Substituindo os valores:
De

Passo 6

Calculando o logaritmo natural:
ln (1,0 times 10^-6) = ln (10^-6) = -6 times ln (10) approx -6 times 2,303 = -13,818
Agora, substituindo de volta:
De

Resposta

A variação da energia livre de Gibbs ( De) a 298 K para a reação é aproximadamente -34,3 , kJ/mol. Como De é negativo, a reação é espontânea sob essas condições.

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