Calculate the standard Gibbs energy of the reaction from the standard entropies and enthalpies of formation given in the Data section.
CO(g) + CH3OH(l) → CH3COOH(l) at 298 K
CO(g) + CH3OH(l) → CH3COOH(l) at 298 K
Passo 1
O que o problema pede e quais informações ele dá:
- Pede: calcular a energia livre padrão de reação à temperatura
para a reação
- Informação explícita do enunciado: usar as entalpias de formação padrão e as entropias molares padrão fornecidas na “Data section”.
- Informação necessária (mas que não foi fornecida aqui): os valores numéricos de
(entalpia padrão de formação) e de (entropia molar padrão, a ) para as três espécies envolvidas: , e .
Observação importante: sem esses valores numéricos não há como chegar a um valor numérico para a energia livre padrão da reação. Vou, porém, explicar passo a passo o método (como fazer na prova) e mostrar exatamente como montar os cálculos para quando você tiver os dados.
Passo 2
Fórmulas fundamentais e o que cada símbolo significa (aulas rápidas, sem pular etapas):
- Relação entre energia livre padrão de reação, entalpia e entropia:
Aqui:
-
é a variação da energia livre padrão da reação (unidade: normalmente ou ). -
é a variação da entalpia padrão da reação. -
é a variação da entropia padrão da reação. -
é a temperatura absoluta em kelvin (aqui ). -
Como calcular
e a partir de dados tabulados de formação / entropia:
onde
são os coeficientes estequiométricos (positivos para produtos, positivos para reagentes na soma subtraída — na prática usa-se produto menos reagente). Em palavras: soma-se (coeficiente × valor) para produtos e subtrai-se a soma para reagentes.
- Unidades e conversão (muito importante na prova):
- Tipicamente
vem em . - Tipicamente
vem em . - Para usar
sem erro de unidades, converta tudo para a mesma unidade. Duas opções práticas: - Converter
para (multiplicar por ) e trabalhar com em . - Ou manter
em e converter para dividindo por .
- Converter
- Tipicamente
Forma prática conveniente (usar no caderno da prova):
Passo 3
Aplicando o método à reação dada — montagem explícita das expressões (sem números ainda):
- Para a entalpia da reação:
- Para a entropia da reação:
- Finalmente:
Explicando cada passo prático que você deve fazer na prova:
- Copie os três valores
(em ) da tabela e faça a soma/subtração da entalpia da reação conforme a expressão acima. - Copie os três valores
(em ) e calcule . - Use a fórmula de conversão para obter
em e subtraia de . - O resultado é
em .
Passo 4
Exemplo de layout de cálculo (modelo passo a passo que você copia e preenche com os números da “Data section”):
- Escrever os dados (substituir as linhas abaixo pelos números da tabela):
- Calcular
(em ):
- Calcular
(em ):
- Calcular
(em ):
- Interpretação rápida: se
a reação é espontânea nas condições-padrão; se não é espontânea nas condições-padrão. Não esqueça de comentar unidades e sinal na resposta.
Passo 5
Resumo e pedido de dados para finalizar numericamente:
- Resumo: o caminho certo é calcular
e a partir das tabelas de e e depois usar com atenção às unidades. - Para obter o valor numérico final preciso que você me forneça os valores numéricos da “Data section”: explicitamente as três entalpias de formação
(para , , ) e as três entropias molares (mesmas espécies), todos a . Se preferir, cole aqui a tabela da Data section e eu já faço o cálculo e explico cada linha.
Resposta
Não é possível calcular numericamente
porque os valores numéricos de
e
para
,
e
(da “Data section”) não foram fornecidos.