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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. 65

65. Calcule a entropia padrão de reação, a entalpia e a energia livre de Gibbs de cada uma das seguintes reações. Use os dados encontrados no apêndice 2A:

(a) a decomposição do peroxido de hidrogênio:

2   H 2 O 2 ( l )   →   2   H 2 O ( l )   +   O 2 ( g )

(b) a preparação de ácido fluorídrico a partir de flúor e água:

2 F 2 ( g )   +   2   H 2 O ( l )   →   4 H F ( a q )   +   O 2 ( g )

Passo 1

Oi, galerinha! Tudo bom? Vamos com calma para resolver essa questão, porque teremos que aplicar algumas fórmulas e ficará um pouco longa!

  1. A equação química balanceada para formação do composto em questão é dada por:

2   H 2 O 2 ( l )   →   2   H 2 O ( l )   +   O 2 ( 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 ° = 2 m o l ∆ H f °   H 2 O , l + 1 m o l ∆ H f °   O 2 , g - + 2 m o l ∆ H f ° H 2 O 2 , l

Pegando os dados do apêndice 2A, vem que:

∆ H ° = 2 - 285,83 + 1 ( 0 ) - [ 2 ( - 187,78 ) ]

∆ H ° = - 196,1 K J m o l

Passo 2

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 ° = 2 m o l S m ° H 2 O , l + ( 1 m o l ) S m ° O 2 , g - + 2 m o l S m ° H 2 O 2 , l

Pegando os dados do apêndice 2A, vem que:

∆ s ° = 2 69,91 + 1 ( 205,14 ) - [ 2 109,6 ]

∆ s ° = 125,76 J m o l   K

Passo 3

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

∆ G ° = ∑ 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 ° = 2 m o l ∆ G f ° H 2 O , l + 1 m o l ∆ G f ° O 2 , g - + 2 m o l ∆ G f ° H 2 O 2 , l

Pegando os dados do apêndice 2A, vem que:

∆ G ° = 2 - 237,13 + 1 ( 0 ) - [ 2 - 120,35 ]

∆ G ° = - 233,56 K J m o l

Passo 4

Letra (b)

A equação química balanceada para formação do composto em questão é dada por:

2 F 2 ( g )   +   2   H 2 O ( l )   →   4 H F ( a q )   +   O 2 ( 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 ° = 2 m o l ∆ H f °   F 2 , g + 1 m o l ∆ H f °   H 2 O , l - + 4 m o l ∆ H f ° H F , a q + 1 m o l ∆ H f ° O 2 , g

Pegando os dados do apêndice 2A, vem que:

∆ H ° = 2 0 + 1 ( - 285,83 ) - [ 4 - 330,08 + 1 ( 0 ) ]

∆ H ° = + 1.034,49 K J m o l

Passo 5

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 ° = 2 m o l S m °   F 2 , g + 1 m o l S m °   H 2 O , l - + 4 m o l S m ° H F , a q + 1 m o l S m ° O 2 , g

Pegando os dados do apêndice 2A, vem que:

∆ S ° = 2 202,78 + 69,91 - [ 4 ( 88,7 ) + 205,14 ]

∆ s ° = - 84,47 J m o l   K

Passo 6

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

∆ G ° = ∑ 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 ° = 2 m o l ∆ G f °   F 2 , g + 1 m o l ∆ G °   H 2 O , l - + 4 m o l ∆ G f ° H F , a q + 1 m o l ∆ G ° O 2 , g

Pegando os dados do apêndice 2A, vem que:

∆ G ° = 2 0 + - 237,13 - [ 4 ( - 296,82 ) + 0 ]

∆ G ° = 950,15 J m o l   K

Resposta

  1. ∆ H ° = - 196,1 K J m o l

    ∆ s ° = 125,76 J m o l   K

    ∆ G ° = - 233,56 K J m o l

∆ H ° = + 1.034,49 K J m o l

∆ s ° = - 84,47 J m o l   K

∆ G ° = 950,15 J m o l   K

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