Metanol pode ser preparado em fase gasosa reagindo-se monóxido de carbono com hidrogênio, de acordo com a equação:
A reação é possível a
se
e
?
Passo 1
Vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma reação química onde o monóxido de carbono (CO) reage com hidrogênio (H₂) para formar metanol (CH₃OH) na fase gasosa:
Queremos saber se essa reação é possível ocorrer a 25°C, dadas as variações de entalpia (
) e de entropia (
). Para isso, vamos usar o conceito de Energia Livre de Gibbs, que nos ajuda a determinar se uma reação é espontânea sob certas condições.
Passo 2
Primeiro, precisamos lembrar a fórmula da Energia Livre de Gibbs:
Onde:
-
é a variação da energia livre de Gibbs -
é a variação da entalpia -
é a temperatura absoluta em Kelvin -
é a variação da entropia
Se
for negativo, a reação é espontânea.
Passo 3
Vamos converter a temperatura de Celsius para Kelvin, já que a fórmula requer a temperatura em Kelvin:
Passo 4
Agora, vamos substituir os valores na fórmula da Energia Livre de Gibbs. Mas antes, precisamos garantir que as unidades estejam consistentes. Note que
está em kJ/mol e
em J/(K·mol). Para facilitar, vamos converter
para J/mol:
Passo 5
Substituindo os valores na fórmula:
Passo 6
Calculando a segunda parte da equação:
Então,
Passo 7
Convertendo de volta para kJ/mol:
Resposta
A variação da energia livre de Gibbs é
. Como o valor é negativo, a reação de formação de metanol é espontânea a 25°C.