O(A) senhor(a) dispõe no laboratório de pó de NiO misturado com grafita (C) e deseja sinterizar componentes de Ni metálico. Um técnico do laboratório com grande experiência sugeriu que o NiO fosse reduzido utilizando o próprio carbono como elemento redutor a uma temperatura de 600^circ C. Verifique se é possível termodinamicamente acatar a sugestão do técnico para a redução da mistura de NiO + C . Faça cálculos termodinâmicos para comprovar a sua decisão. (2,5)
NiO(s)+C(s)=Ni(s)+CO2(g)

Passo 1

O enunciado pede para verificar se a redução
NiO(s) + C(s) ;longrightarrow; Ni(s) + CO2(g)
é espontânea a 600^circC.
O conteúdo necessário é termodinâmica de equilíbrio: cálculo de De<a G^circ(T) a partir de
De<a G^circ(T) = De<a H^circ - T,De<a S^circ

Passo 2

Consultando tabelas padrão a 298;K:
De<a Hf^circ (kJ,mol ^-1):
De<a Hf^circ[NiO(s)]=-239,7,
De<a Hf^circ[CO2(g)]=-393,5.
Entropias molares S^circ (J,mol ^-1,K ^-1):
S^circ[NiO(s)]=39,6,
S^circ[CO2(g)]=213,7,
S^circ[Ni(s)]=29,9,
S^circ[C(graphite)]=5,7.

Passo 3

Calculamos a entalpia e a entropia de reação a 298;K:
De<a H^circ = l[-393,5 -(-239,7)r];kJ/mol = -153,8;kJ/mol,
De<a S^circ = (213,7 + 29,9) - (39,6 + 5,7);J/(mol,K) = 198,3;J/(mol,K) = 0,1983;kJ/(mol,K)

Passo 4

A 600^circC corresponde a
T = 600 + 273 = 873;K
Logo
De<a G^circ(873;K) = De<a H^circ - T,De<a S^circ = -153,8;-;873times0,1983 ;kJ/mol approx -326,9;kJ/mol

Passo 5

Como De<a G^circ(873;K)<0, a reação é termodinamicamente espontânea a 600^circC.

Resposta

Sim. A redução de NiO por grafita a 600^circC é espontânea, pois De<a G^circapprox -327;kJ/mol<0.

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