Calculate the standard Gibbs energy of the reaction from the standard entropies and enthalpies of formation given in the Data section.
4 HCl(g) + O2(g) → 2 Cl2(g) + 2 H2O(l) at 298 K
4 HCl(g) + O2(g) → 2 Cl2(g) + 2 H2O(l) at 298 K
Passo 1
O enunciado pede para calcular a energia livre padrão de reação à temperatura
para a reação
Informações que o enunciado supostamente fornece (segundo a sua frase): os valores das entalpias padrão de formação
e das entropias molares padrão
das espécies envolvidas (esses dados estariam na “Data section”).
Perguntas concretas que preciso responder:
- Calcular
a usando as e os padrão fornecidos.
Observação importante: os valores numéricos das
e dos
NÃO foram incluídos na sua mensagem. Sem esses números não é possível fornecer um valor numérico final. A resolução abaixo mostra passo a passo como calcular
assim que esses dados estiverem disponíveis.
Passo 2
Conceitos básicos e fórmulas que vamos usar (explicação didática curta):
- A energia livre padrão de reação
pode ser obtida somando as energias livres padrão de formação dos produtos e subtraindo as dos reagentes:
onde
é o coeficiente estequiométrico (positivo para produtos, negativo para reagentes) e
é a energia livre padrão de formação da espécie
.
- Não costumam fornecer
diretamente no enunciado quando dão e . A relação termodinâmica útil é:
Aqui
é a entropia padrão de formação da espécie — na prática, trabalhamos com entropias molares absolutas
e calculamos a variação de entropia da reação como diferença entre entropias dos produtos e reagentes:
- Uma forma prática e usual quando se tem
e é:
e então
Explicando as variáveis:
-
: entalpia padrão de formação da espécie (normalmente em ). -
: entropia molar padrão da espécie (normalmente em ). -
: temperatura absoluta em (aqui ). -
, , : variações padrão de entalpia, entropia e energia livre da reação.
Observação prática importante sobre unidades: como
costuma vir em
e
em
, ao calcular
obtém-se
— para somar/subtrair com
em kJ é preciso converter
para kJ dividindo por
:
Passo 3
Escrevendo explicitamente as somas com os coeficientes estequiométricos da reação dada.
Para a entalpia padrão de reação:
Para a entropia padrão de reação:
E então:
Passo 4
Simplificações e lembretes úteis que reduzem trabalho na prova:
- Elementos na sua forma padrão têm
. Assim e . Isso simplifica a expressão de para
ou seja
- Atenção: embora
dos elementos seja zero, as entropias molares padrão dos elementos NÃO são zero. Ou seja, e aparecem na soma de .
Passo 5
Fórmula final prática para cálculo numérico (passo a passo que você pode aplicar na prova assim que tiver os números):
- Calcule
usando
- Calcule
usando
- Converta unidades se necessário: se
estiver em e em , então
- Substitua
e os valores numéricos das tabelas para e e efetue as contas (sempre com atenção aos sinais).
Passo 6
Exemplo de como ficaria o cálculo simbólico final (modelo para preencher com números da tabela):
Suponha que os dados fornecidos fossem:
,
,
,
,
,
.
Então
Preencha
com os números da “Data section” e execute as operações.
Passo 7
Motivos pelos quais não dou um número final aqui:
- A sua mensagem não incluiu os valores das entalpias padrão de formação
nem das entropias molares padrão das espécies — esses são os dados essenciais pedidos no enunciado (“given in the Data section”). - Sem esses números não posso calcular uma resposta numérica; inventar valores estaria errado para uma prova.
Se quiser, cole aqui os valores da Data section (as
em
e os
em
), e eu faço o cálculo passo a passo e mostro as contas explicadinhas.
Resposta
Não é possível determinar numericamente
porque os valores numéricos das entalpias padrão de formação
e das entropias molares padrão
das espécies não foram fornecidos.