A partir dos dados abaixo, calcule AH^circ e AS^circ para a reação
1 / 2 H2(g)+1 / 2 l2(g) HI(g)
Calcule também De e K a 25^circ C e a 175 ^circ C e discuta a espontaneidade desta reação nestas temperaturas.
H2(g) I2(g) Hl(g)
AH,(kJ mol^-1) 0 0 26,48
S^circ(JK mol^-1) 130,7 116,1 206,6

Passo 1

Tá, vamos resolver esse exercício de Termoquímica! A gente vai calcular a variação de entalpia ( De) e entropia ( De) para a reação dada. Depois, vamos ver a variação de energia livre de Gibbs ( De) e a constante de equilíbrio ( K) nas temperaturas de 25°C e 175°C. Por fim, vamos conversar sobre se a reação acontece de forma espontânea nessas temperaturas. Para isso, vamos precisar usar as fórmulas de entalpia, entropia e energia livre, além da relação entre De e K.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a variação de entalpia da reação ( De). A entalpia é uma medida da energia total de um sistema. A fórmula que usamos é:
De
Na reação:
12 H2(g) + 12 I2(g) HI(g)
Usando os valores dados:
  • De kJ/mol
  • De kJ/mol
  • De kJ/mol
Então:
De

Passo 3

Agora, vamos calcular a variação de entropia da reação ( De). A entropia mede a desordem do sistema. A fórmula é semelhante à da entalpia:
De
Usando os valores dados:
  • S^circ(H2) = 130,7 J/K·mol
  • S^circ(I2) = 116,1 J/K·mol
  • S^circ(HI) = 206,6 J/K·mol
Então:
De
De

Passo 4

Vamos calcular a variação de energia livre de Gibbs ( De) usando a fórmula:
De
Precisamos converter De para kJ:
De
Vamos calcular para 25°C (298 K) e 175°C (448 K).
Para 25°C:
De
Para 175°C:
De

Passo 5

Agora, vamos encontrar a constante de equilíbrio ( K) usando a relação entre De e K:
De
Rearranjando:
K = e^-De
Onde:
  • R = 8,314 J/K·mol
  • T é a temperatura em Kelvin
Primeiro, para 25°C (298 K):
Convertendo De para J:
De
Então:
K = e^-1680/(8,314 times 298) = e^-1680/2477,772 = e^-0,678 approx 0,508
Para 175°C (448 K):
De
Então:
K = e^10780/(8,314 times 448) = e^10780/3726,272 = e^2,897 approx 17,97

Passo 6

Vamos analisar a espontaneidade:
  • 25°C (298 K): Como De é positivo (+1,68 kJ/mol) e K < 1, a reação não é espontânea nessa temperatura.
  • 175°C (448 K): Aqui, De é negativo (-10,78 kJ/mol) e K > 1, então a reação é espontânea nessa temperatura.

Resposta

De kJ/mol
De J/K·mol
Para 25°C:
  • De kJ/mol
  • K approx 0,508
  • A reação não é espontânea
Para 175°C:
  • De kJ/mol
  • K approx 17,97
  • A reação é espontânea

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