PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 33 do IME 2019

Prova objetiva · Química · Química: Entropia e energia livre de Gibbs

Considere as reações abaixo:

\ce{H2(g) + 1/2 O2(g) -> H2O(l)} \quad \text{(I)}
\ce{H2(g) + 1/2 O2(g) -> H2O(g)} \quad \text{(II)}

Assinale a alternativa correta.

  1. A
    O decréscimo de entropia é menor na reação (I) do que na reação (II).
  2. B
    O acréscimo de entropia na reação (I) é maior do que na reação (II).
  3. C
    O decréscimo de entropia é menor na reação (II) do que na reação (I).
  4. D
    O acréscimo de entropia na reação (II) é maior do que na reação (I).
  5. E
    A variação de entropia é igual em ambas as reações.
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Resolução comentada

A entropia (S) mede o grau de desordem do sistema, e os gases são muito mais desordenados que os líquidos.\n\nNas duas reações, os reagentes são gases: \ce{H2(g)} e \ce{O2(g)}, num total de 1 + 1/2 = 1{,}5 mol de gás.\n\n1. Reação (I): os produtos têm 1 mol de \ce{H2O(l)}, sem nenhum gás. O número de mols gasosos cai de 1{,}5 para 0, e ainda há a passagem para o estado líquido, que é bem mais ordenado. Logo, \Delta S_{I} é negativo e de grande módulo.\n\n2. Reação (II): os produtos têm 1 mol de \ce{H2O(g)}. O número de mols gasosos cai de 1{,}5 para 1. Logo, \Delta S_{II} também é negativo, mas de módulo menor, pois o vapor tem entropia bem maior que a água líquida.\n\nComo os reagentes são os mesmos, a diferença está só no produto: S(\ce{H2O(g)}) > S(\ce{H2O(l)}). Assim, \Delta S_{II} > \Delta S_{I}, isto é, ambas diminuem, mas a diminuição em (II) é menor que em (I).\n\nDe fato, em (I) a queda é de cerca de -163\ \text{J/K} e em (II) de cerca de -44\ \text{J/K}.\n\nPortanto, o decréscimo de entropia é menor na reação (II) do que na (I).\n\nAlternativa C.

Pegadinha: As alternativas A e C trocam as reações; quem não compara líquido com gás pode inverter. B e D enganam por falar em acréscimo, quando a entropia diminui.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Ainverte as reações: o decréscimo é maior na (I), que forma líquido, e não menor.
  • Bdiz que há acréscimo de entropia, mas nas duas reações a entropia diminui.
  • Dfala em acréscimo de entropia na (II), mas há decréscimo, pois os mols de gás diminuem.
  • Eignora que o estado físico da água (líquido ou gás) altera a entropia do produto.

Assunto: Entropia e energia livre de Gibbs.

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Fonte: IME 2019 · Prova objetiva. Prova oficial ↗