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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. 56

56. 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) hidratação do sulfato de cobre:

CuSO4(s) + 5H2O(l) →   CuSO4.5H2O(s)

(b) a reação de H2SO4(l), um agente desidratante eficiente, com água para formar ácido sulfúrico diluído:

H2SO4(l), → H 2 S O 4   (aq)

(c) a reação de oxido de cálcio com agua para formar hidróxido de calcio:

CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(s)

(d) Qual dos reagentes precedentes você esperaria que fosse mais eficiente na remocao de água de uma substância?

Passo 1

Letra (a)

A reação envolvida neste caso é:

CuSO4(s) + 5H2O(l) →   CuSO4.5H2O(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 ° = 1 m o l ∆ H f ° C u S O 4 . 5 H 2 O , s - 1 m o l ∆ H f ° C u S O 4 , s + 5 m o l ∆ H f ° H 2 O , l

Pegando os dados do apêndice 2A, vem que:

∆ H ° = 1 - 2279,7 - [ 1 - 771,36 + 5 - 285,83 ]

∆ H ° = - 79,1 9 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 ° = 1 m o l S m ° C u S O 4 . 5 H 2 O , s - 1 m o l S m ° C u S O 4 , s + 5 m o l S m ° H 2 O , l

Pegando os dados do apêndice 2A, vem que:

∆ s ° = 1 300,4 - [ 1 109 + 5 69,91 ]

∆ s ° = - 1 58,15 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 ° = 1 m o l ∆ G f ° C u S O 4 . 5 H 2 O , s - 1 m o l ∆ G f ° C u S O 4 , s + 5 m o l ∆ G f ° H 2 O , l

Pegando os dados do apêndice 2A, vem que:

∆ G ° = 1 - 1879,7 - [ 1 - 661,8 + 5 - 237,13 ]

∆ G ° = - 32,25 K J m o l

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

∆ G ° = ∆ H ° - T ∆ S °

∆ G ° = - 81,69 - 298 - 158,15 100

∆ G ° = - 34,56 K J m o l

Passo 2

Letra (b)

Idem opção anterior, bastando apenas seguir os mesmos passos e encontrar os valores no apêndice 2A para as espécies envolvidas nesta reação.

Passo 3

Letra (c)

Idem opção anterior, bastando apenas seguir os mesmos passos e encontrar os valores no apêndice 2A para as espécies envolvidas nesta reação.

Resposta

∆ H ° = - 79,19 K J m o l / ∆ s ° = - 158,15 J m o l   K / ∆ G ° = - 32,25 K J m o l /

∆ G ° = - 34,56 K J m o l /

O sulfato de cobre seria o reagente mais eficiente.

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