PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 38 do IME 2022
Considere a célula eletroquímica abaixo:
Admita, ainda, a reação a seguir:
O potencial-padrão da célula acima a 294{,}5\text{ K} é +0{,}2678\text{ V} e a 302{,}5\text{ K} é +0{,}2638\text{ V}. Considere que tanto a entalpia, quanto a entropia de reação mudam muito pouco para variações de temperatura não muito amplas. A constante de Faraday é 96500\text{ C.mol}^{-1}. A entropia-padrão da reação acima, a 298{,}15\text{ K}, em \text{J.(K.mol)}^{-1}, será aproximadamente:
- A-2{,}60
- B-48{,}20
- C-12{,}90
- D-96{,}50
- E-87{,}90
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Resolução comentada
A relação entre o potencial-padrão e a entropia vem de \Delta G^\circ = -nFE^\circ e \Delta G^\circ = \Delta H^\circ - T\Delta S^\circ. Derivando \Delta G^\circ em relação à temperatura, com \Delta H^\circ e \Delta S^\circ praticamente constantes, obtém-se \Delta S^\circ = -\left(\dfrac{\partial \Delta G^\circ}{\partial T}\right) = nF\,\dfrac{\Delta E^\circ}{\Delta T}.
-
Número de elétrons: o Hg passa de +1 (em \ce{Hg2Cl2}, 2 átomos) para 0 e o \ce{H2} vai de 0 a +1 (2 átomos). Logo, n = 2.
-
Variação do potencial com a temperatura:
\frac{\Delta E^\circ}{\Delta T} = \frac{0{,}2638 - 0{,}2678}{302{,}5 - 294{,}5} = \frac{-0{,}0040}{8{,}0} = -5{,}0\times10^{-4}\ \text{V/K} -
Entropia da reação:
\Delta S^\circ = 2 \cdot 96500 \cdot (-5{,}0\times10^{-4}) = -96{,}5\ \text{J/(K·mol)}
Como \Delta E^\circ/\Delta T é praticamente constante no intervalo, o valor vale também para 298{,}15\text{ K}, que está dentro dele.
Alternativa D.
Pegadinha: A alternativa B engana quem usa n=1 em vez de n=2, esquecendo que a reação envolve 2 Hg e 2 H.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AValor sem relação com a conta; não resulta de nF\,\Delta E/\Delta T.
- BUsa n=1, obtendo metade do valor correto.
- CNão corresponde a nenhuma etapa correta do cálculo.
- EValor sem relação com a conta; não resulta de nF\,\Delta E/\Delta T.
Assuntos: eletroquímica, termodinâmica de células, entropia de reação.
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Fonte: IME 2022 · Prova objetiva. Prova oficial ↗