Considere a reação: NX2OX4(g)⇌2 NOX2(g) \ce{ N2O4(g) <=> 2 NO2(g) } Assinale a alternativa que mais se aproxima da constante de equilíbrio para a reação em 25 °C\pu{25 \degree C}.

DadosNX2OX4(g)\ce{N2O4(g)}NOX2(g)\ce{NO2(g)}
ΔHf∘/kJmol\Delta H^\circ_\mathsf{f}/\pu{kJ//mol}9,16\pu{9,16}33,2\pu{33,2}
Sm∘/JK ⋅ molS^\circ_\mathsf{m}/\pu{J//K.mol}304\pu{304}240\pu{240}
Gabarito
Gabarito

A constante de equilíbrio é obtida a partir da energia livre de Gibbs padrão de reação, calculada via ΔGr∘=ΔHr∘−TΔSr∘\Delta G_\mathrm{r}^\circ = \Delta H_\mathrm{r}^\circ - T\Delta S_\mathrm{r}^\circ.

Etapa 1.Calcule a entalpia padrão de reação.

ΔHr∘=2 ΔHf,NOX2(g)∘−ΔHf,NX2OX4(g)∘={2(33,2)−9,16} kJmol=57,2 kJmol \Delta H_\mathrm{r}^\circ = 2\,\Delta H^\circ_{\mathrm{f},\ce{NO2(g)}} - \Delta H^\circ_{\mathrm{f},\ce{N2O4(g)}} = \big\{ 2(\pu{33,2}) - \pu{9,16} \big\}\,\pu{kJ//mol} = \pu{57,2 kJ//mol}

Etapa 2.Calcule a entropia padrão de reação.

ΔSr∘=2 Sm,NOX2(g)∘−Sm,NX2OX4(g)∘={2(240)−304} JK ⋅ mol=176 JK ⋅ mol \Delta S_\mathrm{r}^\circ = 2\,S^\circ_{\mathrm{m},\ce{NO2(g)}} - S^\circ_{\mathrm{m},\ce{N2O4(g)}} = \big\{ 2(\pu{240}) - \pu{304} \big\}\,\pu{J//K.mol} = \pu{176 J//K.mol}

Etapa 3.Calcule a energia livre de Gibbs padrão de reação.

ΔGr∘=ΔHr∘−TΔSr∘=57,2 kJmol−(298 K)(0,176 kJK ⋅ mol)=4,8 kJmol \Delta G_\mathrm{r}^\circ = \Delta H_\mathrm{r}^\circ - T\Delta S_\mathrm{r}^\circ = \pu{57,2 kJ//mol} - (\pu{298 K})(\pu{0,176 kJ//K.mol}) = \pu{4,8 kJ//mol}

Etapa 4.Calcule a constante de equilíbrio.

De ln⁡K=−ΔGr∘/RT\ln K = -\Delta G_\mathrm{r}^\circ / RT

ln⁡K=−4800 Jmol(8,3 JK ⋅ mol)(298 K)=−1,94 \ln K = -\dfrac{\pu{4800 J//mol}}{(\pu{8,3 J//K.mol})(\pu{298 K})} = \pu{-1,94}

Logo, K=e−1,94=0,14 K = e^{\pu{-1,94}} = \boxed{ \pu{0,14} }