Considere a reação de combustão do metano: mathrmCH4(g)+2 O2(g) CO2(g)+2 H2 O(g)
a) Calcule a entropia na vizinhança, considerando a temperatura 25^circ C.
b) Calcule a entropia total da reação a 25^circ C.
c) Determine se a reação está em equilíbrio, é espontânea ou não espontânea.
d) A reação é exotérmica ou endotérmica?

Passo 1

Beleza, o exercício fala da combustão do metano:
CH4(g) + 2,O2(g) ;longrightarrow; CO2(g) + 2,H2O(g)
É um problema de Termodinâmica, mais especificamente de Entropia e Espontaneidade.
O que precisamos:
  • Dados de entropia padrão (em J/K·mol) de cada substância a 25 °C (298 K).
  • Calor de reação padrão (em J) a 25 °C.
  • Fórmulas:



    • Se , é espontânea; se <0, não é; se =0, está em equilíbrio.

Passo 2

Vamos achar De. Pegando valores padrão a 25 °C (tabela típica):
  • De J/K·mol
  • J/K·mol
  • J/K·mol
  • J/K·mol
Então

Passo 3

Agora De. Precisamos de De para a combustão do metano, que é cerca de kJ/mol (ou J/mol). A fórmula é:
Substituindo:

Passo 4

Bora pra entropia total:
De
É bem positivo.

Passo 5

Condição de espontaneidade via entropia total:
  • Se , a reação é espontânea.
    Aqui , logo espontânea.

Passo 6

Pra saber se é exotérmica ou endotérmica, olhamos o sinal de .
  • kJ/mol → negativo → reação exotérmica.

Resposta

a)
b)
c) Como , a reação é espontânea (não está em equilíbrio).
d) → é exotérmica.

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