Calcule a variação de entalpia e entropia para a redução dos óxidos de ferro e alumínio a 25^circ C.
& Fe2 O3+3 C longrightarrow 2 Fe+3 CO & Al2 O3+3 C longrightarrow 2 Al+3 CO
Dados:
& 2 Fe+32 O2 longrightarrow Fe2 O3 De<a H298^ominus=-836.800 J & 2 Al+32 O2 longrightarrow Al2 O3 De<a H298^ominus=-1690.336 J & C( grafite )+12 O2 longrightarrow CO De<a H298^ominus=-104.600 J & De<a S298^ominus(CO)=197.9 JK^-1 mol^-1 & De<a S298^ominus(Al)=28.0 JK^-1 mol^-1 & De<a S298^ominus(Fe)=27.2 JK^-1 mol^-1 & De<a S298^oplus(al2 O3)=53.6 JK^-1 mol^-1 & De<a S298^ominus(Fe2 O3)=89.9 JK^-1 mol^-1 & De<a S298^ominus(C grafite )=5.8 JK^-1 mol^-1

Passo 1

O enunciado pede a variação de entalpia De<a H e de entropia De<a S, a 25^circC, para as reações de redução
Fe2O3 + 3,C longrightarrow 2,Fe + 3,CO,
Al2O3 + 3,C longrightarrow 2,Al + 3,CO
Vamos usar entalpias padrão de formação para De<a H e entropias absolutas padrão para De<a S, aplicando
De<a H = sum De<a Hf^circ(produtos) ;-;sum De<a Hf^circ(rea>=ntes),
De<a S = sum S^circ(produtos) ;-;sum S^circ(rea>=ntes)

Passo 2

Para a reação
Fe2O3 + 3,C to 2,Fe + 3,CO
temos De<a Hf^circ(Fe)=De<a Hf^circ(C)=0 e dados
De<a Hf^circ(Fe2O3)=-836800;J,
De<a Hf^circ(CO)=-104600;J.
Logo
De<a H = 2cdot0 + 3cdot(-104600) ;-;l(-836800 + 3cdot0r) = -313800 -(-836800) = +523000;J = +523;kJ

Passo 3

Ainda para Fe2O3 + 3,C:
os valores de entropia são
S^circ(Fe)=27,2;J,K^-1,
S^circ(CO)=197,9;J,K^-1,
S^circ(Fe2O3)=89,9;J,K^-1,
S^circ(C)=5,8;J,K^-1.
Calculamos
Sp = 2cdot27,2 + 3cdot197,9 = 648,1;J,K^-1,
Sr = 89,9 + 3cdot5,8 = 107,3;J,K^-1,
De<a S = 648,1 - 107,3 = +540,8;J,K^-1

Passo 4

Para a reação
Al2O3 + 3,C to 2,Al + 3,CO
usamos De<a Hf^circ(Al2O3)=-1690336;J e os outros valores já conhecidos.
De<a H = 2cdot0 + 3cdot(-104600) ;-;l(-1690336 + 3cdot0r) = -313800 -(-1690336) = +1376536;J = +1376,5;kJ

Passo 5

Para Al2O3 + 3,C as entropias são
S^circ(Al)=28,0;J,K^-1,
S^circ(Al2O3)=53,6;J,K^-1.
Sp = 2cdot28,0 + 3cdot197,9 = 649,7;J,K^-1,
Sr = 53,6 + 3cdot5,8 = 71,0;J,K^-1,
De<a S = 649,7 - 71,0 = +578,7;J,K^-1

Resposta

Para
Fe2O3 + 3,C to 2,Fe + 3,CO:
De<a H = +523;kJ, De<a S = +540,8;J,K^-1.
Para
Al2O3 + 3,C to 2,Al + 3,CO:
De<a H = +1376,5;kJ, De<a S = +578,7;J,K^-1.

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