Sabendo que a reaçăo: 2 H2(g, 1 a t m)+O2(g, 1 a t m) rightarrow 2 H2 O(g, 1 a t m). apresenta uma De. Calcule o valor de De para a seguinte reaçăo:
2 H2(g, 0,1 atm)+O2(g, 0,2 atm) <=ftharpoons 2 H2 O(g, 0,3 atm)

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado nos apresenta uma reação química e nos dá o valor da variação da energia livre padrão ( ) a 298 K. Precisamos calcular o valor de para a mesma reação, mas com diferentes pressões dos reagentes e produtos.
Conteúdo da matéria: Termodinâmica química, especificamente a variação da energia livre de Gibbs ( ) em diferentes condições.
O que vamos precisar: Fórmula para calcular em condições não-padrão, que envolve a energia livre padrão ( ) e o quociente de reação ( ).

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar a relação que liga a variação da energia livre ( De) com a energia livre padrão ( ) e o quociente de reação ( ):
Onde:
  • é a variação da energia livre nas condições atuais.
  • é a variação da energia livre padrão.
  • é a constante dos gases ( ).
  • é a temperatura em Kelvin.
  • é o quociente de reação, que depende das pressões dos reagentes e produtos.

Passo 3

A seguir, vamos calcular o quociente de reação ( 2 H2(g, 0,1 , atm) + O2(g, 0,2 , atm) <=ftharpoons 2 H2 O(g, 0,3 , atm) ) para a reação dada:
Q = (PH2O)^2(PH2)^2 times PO2
O quociente de reação Q = (0,3)^2(0,1)^2 times 0,2 = 0,090,01 times 0,2 = 0,090,002 = 45 é definido como:
Substituindo as pressões fornecidas:

Passo 4

Agora, vamos usar a fórmula da De mencionada no Passo 2. Mas antes, precisamos garantir que todas as unidades estejam compatíveis. Sabemos que De, que é equivalente a .
Também, a temperatura , e a constante dos gases .
Vamos substituir os valores na fórmula:

Passo 5

Vamos calcular cada parte separadamente. Primeiro, calculamos RT ln Q = 8,314 times 296 times ln(45) :
ln(45) approx 3,80666
Calculando RT ln Q = 8,314 times 296 times 3,80666 approx 8,314 times 296 times 3,80666 approx 9363,5 , J :
Agora,

Passo 6

Agora, somamos esse valor à De:
De
Convertendo para kilojoules:
De
Arredondando para uma casa decimal:

Resposta

O valor de para a reação dada é aproximadamente .

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