Responde Aí
Acesse com GoogleAcesse com AppleAcesse com Facebook

Enunciado

Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 8.1 - Ex. 55

55. Calcule a entalpia padrão de reação, a variação de entropia e a variação de energia de Gibbs de cada uma das reações abaixo, usando o apêndice 2A. Conforme, em cada caso, se o valor obtido a partir das energias livres de Gibbs de formação são iguais aos obtidos, em 298k , usando a relação ∆ G ° = ∆ H ° - T ∆ S ° :

(a) a oxidação de magnetita a hematita:

2 Fe3O4(s) + ½ O2(g) → 3 Fe2O3(s)

(b) a dissolução de CaF2 em água:

CaF2 (s) → C a F 2(aq)

(c) a dimerização de NO2:

2 NO2 (g) → N2O4(g)

Passo 1

Letra (a)

A reação envolvida neste caso é:

2 Fe3O4(s) + ½ O2(g) → 3 Fe2O3(s)

Para calcular a entalpia padrão de reação, devemos utilizar a seguinte expressão:

∆ H ° = ∑ n ∆ H f ° p r o d u t o s - ∑ n ∆ H f ° r e a g e n t e s

Sendo assim, temos que a entalpia padrão neste caso será :

∆ H ° = 3 m o l ∆ H f ° F e 2 O 3 , s - 2 m o l ∆ H f ° F e 3 O 4 , s + 0,5 m o l ∆ H f ° O 2 , g

Pegando os dados do apêndice 2A, vem que:

∆ H ° = 3 - 824,2 - [ 2 - 1118,4 + 0,5 0 ]

∆ H ° = - 235,8 k J m o l

Para calcular a entropia padrão de reação, devemos utilizar a seguinte expressão:

∆ S ° = ∑ n S m ° p r o d u t o s - ∑ n S m ° r e a g e n t e s

Sendo assim, temos que a entropia padrão neste caso será :

∆ S ° = 3 m o l S m ° F e 2 O 3 , s - 2 m o l S m ° F e 3 O 4 , g + 0,5 m o l S m ° O 2 , g

Pegando os dados do apêndice 2A, vem que:

∆ S ° = 3 87,40 - [ 2 146,4 + 0,5 205,14 ]

∆ S ° = - 133,17 J m o l   K

Para calcular a energia livre de Gibss padrão de reação, devemos utilizar a seguinte expressão:

∆ H ° = ∑ n ∆ G f ° p r o d u t o s - ∑ n ∆ G f ° r e a g e n t e s

Sendo assim, temos que a energia livre de Gibss padrão de reação neste caso será :

∆ G ° = 3 m o l ∆ G f ° F e 2 O 3 , s - 2 m o l ∆ G f ° F e 3 O 4 , g + 0,5 m o l ∆ G f ° O 2 , g

Pegando os dados do apêndice 2A, vem que:

∆ G ° = 3 - 742,2 - [ 2 - 1015,4 + 0,5 0 ]

∆ G ° = - 195,8 K J m o l

Utilizando a formula dita no enunciado para confrotamos os valores, vem:

∆ G ° = ∆ H ° - T ∆ S °

∆ G ° = - 235,8 - 298 - 133,17 100 0

∆ G ° = - 196,1 K J m o l

Passo 2

Letra (b)

A reação envolvida neste caso é:

CaF2 (s) → C a F 2(aq)

Para calcular a entalpia padrão de reação, devemos utilizar a seguinte expressão:

∆ H ° = ∑ n ∆ H f ° p r o d u t o s - ∑ n ∆ H f ° r e a g e n t e s

Sendo assim, temos que a entalpia padrão neste caso será :

∆ H ° = ∆ H f ° C a F 2 , a q - ∆ H f ° C a F 2 , s

Pegando os dados do apêndice 2A, vem que:

∆ H ° = - 1208,09 - - 1219,6

∆ H ° = 11 , 5 1 k J m o l

Para calcular a entropia padrão de reação, devemos utilizar a seguinte expressão:

∆ S ° = ∑ n S m ° p r o d u t o s - ∑ n S m ° r e a g e n t e s

Sendo assim, temos que a entropia padrão neste caso será :

∆ S ° = S m ° C a F 2 , a q - S m ° C a F 2 , s

Pegando os dados do apêndice 2A, vem que:

∆ S ° = - 8 0 , 8 - 68 , 87

∆ S ° = - 1 49 , 6 7 J m o l   K

Para calcular a energia livre de Gibss padrão de reação, devemos utilizar a seguinte expressão:

∆ H ° = ∑ n ∆ G f ° p r o d u t o s - ∑ n ∆ G f ° r e a g e n t e s

Sendo assim, temos que a energia livre de Gibss padrão de reação neste caso será :

∆ G ° = ∆ G f ° C a F 2 , a q - ∆ G f ° C a F 2 , s

Pegando os dados do apêndice 2A, vem que:

∆ G ° = - 1111 , 15 - - 1 167 , 3

∆ G ° = 5 6 , 15 K J m o l

Utilizando a formula dita no enunciado para confrotamos os valores, vem:

∆ G ° = ∆ H ° - T ∆ S °

∆ G ° = 11,51 - 298 - 149 , 67 100 0

∆ G ° = - 56 , 1 1 K J m o l

Passo 3

Letra (c)

A reação envolvida neste caso é:

2 NO2 (g) → N2O4(g)

Para calcular a entalpia padrão de reação, devemos utilizar a seguinte expressão:

∆ H ° = ∑ n ∆ H f ° p r o d u t o s - ∑ n ∆ H f ° r e a g e n t e s

Sendo assim, temos que a entalpia padrão neste caso será :

∆ H ° = ∆ H f ° N 2 O 4 , g - 2 m o l ∆ H f ° N O 2 , g

Pegando os dados do apêndice 2A, vem que:

∆ H ° = 9,16 - [ 2 33,1 8 ]

∆ H ° = - 5 7 , 2 k J m o l

Para calcular a entropia padrão de reação, devemos utilizar a seguinte expressão:

∆ S ° = ∑ n S m ° p r o d u t o s - ∑ n S m ° r e a g e n t e s

Sendo assim, temos que a entropia padrão neste caso será :

∆ S ° = S m ° N 2 O 4 , g - 2 m o l S m ° N O 2 , g

Pegando os dados do apêndice 2A, vem que:

∆ S ° = 304 , 29 - [ 2 240 , 6 ]

∆ S ° = - 1 76 , 91 J m o l   K

Para calcular a energia livre de Gibss padrão de reação, devemos utilizar a seguinte expressão:

∆ H ° = ∑ n ∆ G f ° p r o d u t o s - ∑ n ∆ G f ° r e a g e n t e s

Sendo assim, temos que a energia livre de Gibss padrão de reação neste caso será :

∆ G ° = ∆ G f ° N 2 O 4 , g - 2 m o l ∆ G f ° N O 2 , g

Pegando os dados do apêndice 2A, vem que:

∆ G ° = 9 7 , 89 - [ 2 51 , 31 ]

∆ G ° = - 4 , 73 K J m o l

Utilizando a formula dita no enunciado para confrotamos os valores, vem:

∆ G ° = ∆ H ° - T ∆ S °

∆ G ° = - 57 , 2 - 298 - 1 76 , 91 1000

∆ G ° = - 4 , 48 K J m o l

Resposta

a)

∆ H ° = - 235,8 K J m o l , ∆ S ° = - 133,17 J m o l   K , ∆ G ° = - 195,8 K J m o l , ∆ G ° = - 196,1 K J m o l

b)

∆ H ° = 11,51 k J m o l

, ∆ S ° = - 149,67 J m o l   K

∆ G ° = 56,15

∆ G ° = 56,1 1

c)

∆ H ° = - 57,2 k J m o l

∆ S ° = - 176,91 J m o l   K

∆ G ° = - 4,73 K J m o l

∆ G ° = - 4 , 48 K J m o l

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

61. Determine quais dos seguintes compostos são estáveis em relação a decomposição em seus elementos, em condições padrão em 25°C (veja o apêndice 2 A): (a) PCl5(g); (b) HCN(g); (c) NO (g); (d) SO2(g)
63. Quais dos seguintes compostos tornam-se menos estáveis em relação aos elementos quando a temperatura aumenta: (a) P C l 5 ( g ) ; (b) H C N ( g ) ; (c) N O ( g ) ; (d) S O 2 ( g ) ?
62. Determine quais dos seguintes compostos são estáveis em relação a decomposição em seus elementos, em condições padrão em 25°C (veja o apêndice 2 A): (a) C3H6(g), ciclo-propano; (b) CaO(s); (c) N2O
É útil entender gráficos de funções termodinâmicas para interpretá-las em termos do comportamento das moléculas. Analise o gráfico da dependência da energia livre de Gibbs padrão molar das três fases
O p K h w da água pesada, D 2 O , em 30°C, é 13,8330 a 30 ° C. Suponha que ∆ H r 0 para esta reação seja independente da temperatura e usando as informações do Exercício 11.127, para calcule ∆ S r 0 d