Para a seguinte reação:
C r(s)+F2(g) CrF3(s)
Temos os seguintes dados:
CrF3(s)
25 ^circ C


(b) Informe se a reação de formação do é espontânea a , utilizando as informações fornecidas (comprove com cálculos).

Passo 1

Então, galera! A gente tem uma reação química onde o cromo sólido ( Cr(s)) reage com o fluoreto de hidrogênio gasoso ( F2) para formar fluoreto de cromo sólido (). A pergunta é saber se essa reação acontece sozinha, ou seja, se ela é espontânea a 25°C. Para descobrir isso, vamos precisar entender um pouco de termodinâmica, especificamente sobre a energia livre de Gibbs ( CrF3(s)), que nos diz se uma reação é espontânea. Vamos usar as informações fornecidas e seguir passo a passo para resolver.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que a espontaneidade de uma reação a uma certa temperatura é determinada pela variação da energia livre de Gibbs ( De). A fórmula é:
De
Onde:
  • De é a variação de entalpia (energia liberada ou absorvida)
  • T é a temperatura em Kelvin
  • De é a variação de entropia (desordem do sistema)
Para saber se a reação é espontânea, precisamos que De seja negativa.

Passo 3

Vamos ver quais dados temos:
  1. 2 Cr(s) + 6 HF(aq) 2 CrF3(aq) + 3 H2(g) De
  2. HF(g) HF(aq)
  3. H2(g) + F2(g) 2 HF(g) De
  4. CrF3(s) CrF3(aq) De
Vamos usar a Lei de Hess, que permite calcular a De de uma reação combinando as De de outras reações.

Passo 4

Nosso objetivo é encontrar a De para a reação:
Cr(s) + F2(g) CrF3(s)
Para isso, precisamos manipular as reações dadas para chegar à reação desejada.

Passo 5

Primeiro, vamos inverter a reação 4 para ter CrF3(aq) CrF3(s):
CrF3(aq) CrF3(s) De

Passo 6

Agora, a gente olha para a reação 1 e divide por 2 para simplificar:
Cr(s) + 3 HF(aq) CrF3(aq) + 32 H2(g) De

Passo 7

Vamos considerar a reação 3:
H2(g) + F2(g) 2 HF(g) De
A gente precisa de 3 HF(aq), então vamos multiplicar essa reação por 1,5:
1,5 H2(g) + 1,5 F2(g) 3 HF(g) De

Passo 8

Agora, vamos usar a reação 2 para converter HF(g) em HF(aq). Supondo que De para essa conversão seja pequena ou já está incluído nos dados, podemos considerar que a De total já leva em conta isso via a reação 1.

Passo 9

Somando todas as reações manipuladas:
  1. Cr(s) + 3 HF(aq) CrF3(aq) + 32 H2(g) De
  2. 1,5 H2(g) + 1,5 F2(g) 3 HF(g) De
  3. CrF3(aq) CrF3(s) De
Somando as De:
De

Passo 10

Agora, temos a De para a reação desejada:
Cr(s) + F2(g) CrF3(s) De

Passo 11

Como De é negativo ( -771,0 kJ), isso indica que a reação libera energia e é exotérmica. Reações exotérmicas tendem a ser espontâneas porque liberam energia para o ambiente.

Resposta

A reação de formação do CrF3(s) é espontânea a 25,^circC, já que a variação de entalpia De é negativa ( -771,0 kJ), indicando que a reação libera energia e ocorre de forma espontânea.

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