PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 32 do IME 2022

Prova objetiva · Química

Uma reação entre dois líquidos A e B produz dois compostos gasosos C e D, de acordo com a estequiometria A + B \rightarrow C + D. Se conduzida a pressão e temperatura constantes, pode-se afirmar que:

  1. A
    a reação será sempre espontânea, se for endotérmica.
  2. B
    a reação será sempre espontânea, se for exotérmica.
  3. C
    a reação será sempre espontânea, independentemente de ser exotérmica ou endotérmica.
  4. D
    a reação nunca será espontânea, independentemente de ser exotérmica ou endotérmica.
  5. E
    não há como prever a espontaneidade da reação, mesmo que informações adicionais sobre o calor de reação estejam disponíveis.
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Resolução comentada

A espontaneidade a pressão e temperatura constantes é dada pela energia livre de Gibbs:

\Delta G = \Delta H - T\Delta S
Se \Delta G < 0, a reação é espontânea.

Agora, o que muda com os gases? Os reagentes são 2 líquidos e os produtos são 2 gases. Passar de líquido para gás aumenta muito a desordem, então \Delta S > 0. Como T>0 (em kelvin), o termo -T\Delta S é negativo.

Analisando os dois casos de \Delta H:

  1. Reação exotérmica (\Delta H<0): os dois termos são negativos, logo \Delta G<0 sempre. É espontânea.
  2. Reação endotérmica (\Delta H>0): \Delta G é negativo só se T\Delta S>\Delta H, o que depende da temperatura e da magnitude de \Delta H. Não é garantido.

Portanto, só podemos garantir a espontaneidade quando a reação é exotérmica. Se for endotérmica, é preciso saber os valores de \Delta H, \Delta S e T; por isso a alternativa A não vale.

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AReação endotérmica só é espontânea se T\Delta S>\Delta H, o que não é garantido.
  • CIgnora que, sendo endotérmica, o termo entálpico positivo pode superar T\Delta S.
  • DCom \Delta S>0 e \Delta H<0, \Delta G é negativo, então a reação pode ser espontânea.
  • ESabendo que a reação é exotérmica, já se prevê a espontaneidade, pois \Delta S>0.

Assuntos: energia livre de Gibbs, espontaneidade, entropia.

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Fonte: IME 2022 · Prova objetiva. Prova oficial ↗