Considere a decomposição do peróxido de hidrogênio: 2HX2OX2(l)2HX2O(l)+OX2(g) \ce{ 2 H2O2(l) -> 2 H2O(l) + O2(g) } Assinale a alternativa que mais se aproxima do trabalho não expansivo máximo que pode ser realizado por essa reação em 25 °C\pu{25 \degree C}

DadosHX2OX2(l)\ce{H2O2(l)}HX2O(l)\ce{H2O(l)}OX2(g)\ce{O2(g)}
ΔHf/kJmol\Delta H^\circ_\mathsf{f}/\pu{kJ//mol}188\pu{-188}286\pu{-286}
Sm/JKmolS^\circ_\mathsf{m}/\pu{J//K.mol}110\pu{110}69,9\pu{69,9}205\pu{205}
Gabarito
Gabarito

Em pressão e temperatura constantes, o trabalho não expansivo máximo que uma reação pode realizar é igual ao módulo da variação da energia livre de Gibbs. Portanto, basta calcular ΔGr\Delta G^\circ_\mathrm{r} a partir de ΔHr\Delta H^\circ_\mathrm{r} e ΔSr\Delta S^\circ_\mathrm{r}.

Etapa 1.Calcule a entropia padrão da reação.

De ΔSr=produtosnSmreagentesnSm,\Delta S_\mathrm{r}^\circ = \sum_\text{produtos} n S^\circ_\mathrm{m} - \sum_\text{reagentes} n S^\circ_\mathrm{m}, ΔSr=2Sm,HX2O(l)+Sm,OX2(g)2Sm,HX2OX2(l) \Delta S_\mathrm{r}^\circ = \pu{2} S^\circ_{\mathrm{m}, \ce{H2O(l)}} + S^\circ_{\mathrm{m}, \ce{O2(g)}} - \pu{2} S^\circ_{\mathrm{m}, \ce{H2O2(l)}} logo, ΔSr={2(69,9)+(205)2(110)}JKmol=124,8 JK1mol1 \Delta S_\mathrm{r}^\circ = \Big\{ \pu{2}(\pu{69,9}) + (\pu{205}) - \pu{2}(\pu{110}) \Big\}\pu{J//K.mol} = \pu{124,8 J.K-1.mol-1}

Etapa 2.Calcule a entalpia padrão da reação.

De ΔHr=produtosnΔHfreagentesnΔHf,\Delta H_\mathrm{r}^\circ = \sum_\text{produtos} n \Delta H^\circ_\mathrm{f} - \sum_\text{reagentes} n \Delta H^\circ_\mathrm{f}, ΔHr=2ΔHf,HX2O(l)2ΔHf,HX2OX2(l) \Delta H_\mathrm{r}^\circ = \pu{2} \Delta H^\circ_{\mathrm{f}, \ce{H2O(l)}} - \pu{2} \Delta H^\circ_{\mathrm{f}, \ce{H2O2(l)}} logo, ΔHr={2(286)2(188)}kJmol=196 kJmol1 \Delta H_\mathrm{r}^\circ = \Big\{ \pu{2}(\pu{-286}) - \pu{2}(\pu{-188}) \Big\}\pu{kJ//mol} = \pu{-196 kJ.mol-1}

Etapa 3.Calcule a energia livre padrão da reação.

De ΔGr=ΔHrTΔSr \Delta G_\mathrm{r}^\circ = \Delta H_\mathrm{r}^\circ - T\Delta S_\mathrm{r}^\circ Logo, ΔGr=196 kJmol(298 K)(124,8 JKmol) \Delta G_\mathrm{r}^\circ = \pu{-196 kJ//mol} - (\pu{298 K})(\pu{124,8 J//K.mol}) ou ΔGr=196 kJmol(298 K)(0,1248 kJKmol)=233,2 kJmol1 \Delta G_\mathrm{r}^\circ = \pu{-196 kJ//mol} - (\pu{298 K})(\pu{0,1248 kJ//K.mol}) = \pu{-233,2 kJ.mol-1}

Etapa 4.Calcule o trabalho não expansivo máximo.

Em pressão e temperatura constantes, Wna˜o expansivo,maˊx=ΔGr W_{\text{não expansivo,máx}} = -\Delta G_\mathrm{r}^\circ Logo, Wna˜o expansivo,maˊx=233,2 kJmol1 W_{\text{não expansivo,máx}} = \boxed{\pu{233,2 kJ.mol-1}}