Banco de questões: Termoquímica: Energia Livre de Gibbs

Considere uma reação química em que 2 mols de hidrogênio gasoso (H2) reagem completamente com 1 mol de oxigênio gasoso (O2), formando 2 mols de água líquida (H2O). A variação de entalpia para essa reação é -483,6 kJ/mol. Calcule a energia livre de Gibbs (G) para a reação, sabendo que a temperatura é de 298 K e a variação de entropia (S) para a reação é 188,7 J/(mol·K). Utilize as seguintes relações: G = H - T * S, onde G é a energia livre de Gibbs, H é a variação de entalpia, T é a temperatura em kelvin e S é a variação de entropia. Com base no valor de G calculado, determine se a reação é espontânea ou não em condições-padrão (pressão de 1 atm e temperatura de 298 K).

A energia livre de Gibbs (ΔG) é fundamental para prever a espontaneidade de reações químicas sob condições de pressão e temperatura constantes. Em um processo de interesse industrial, a reação de síntese do amoníaco a partir do nitrogênio e hidrogênio, conhecida como processo Haber, é essencial para a produção de fertilizantes. Considerando que a variação de entalpia (ΔH) e a variação de entropia (ΔS) são respectivamente -92,4 kJ/mol e -198,3 J/mol·K para a reação N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) a 298 K, determine: 1. O valor da energia livre de Gibbs (ΔG) para a reação de síntese do amoníaco sob essas condições. 2. Com base no valor calculado, analise se a reação é espontânea ou não a 298 K e discuta a importância da temperatura na espontaneidade de reações químicas, considerando a equação de Gibbs e os conceitos de entalpia e entropia.

Considere a reação de formação de amônia (NH3) a partir de nitrogênio e hidrogênio, N2(g) + 3H2(g) -> 2NH3(g). A 25°C, a energia livre padrão de Gibbs (ΔG°) para essa reação é -16,45 kJ/mol. Sabendo que a constante dos gases (R) é 8,314 J/(mol K), calcule o valor da constante de equilíbrio (Kp) para a reação de formação de amônia a 25°C. Em seguida, avalie qual seria o efeito sobre a posição do equilíbrio se a pressão for aumentada no sistema, mantendo-se a temperatura constante.

Considere a reação de formação do monóxido de carbono (CO) a partir dos elementos carbono (C) e oxigênio (O2), representada pela equação termoquímica: C(s) + 1/2O2(g) -> CO(g). A entalpia padrão de formação do CO é -110,5 kJ/mol. Utilizando conceitos de termodinâmica e estequiometria, determine a energia livre de Gibbs (G) para a formação de 1 mol de CO(g) a uma temperatura de 298 K e pressão de 1 atm. Considere que a entropia padrão de reação do CO é -198,3 J/(mol*K) e que a entalpia padrão de formação do C(s) é 0 kJ/mol. Despreze variações de volume durante a reação e considere os gases como ideais.