Questão 38 do IME 2025

Question

Óxido de ferro II pode ser reduzido a ferro, tanto por carbono, como por monóxido de carbono, de acordo com o mostrado nas equações 1 e 2:

Os valores de entalpia de formação e de entropia-padrão das substâncias envolvidas em ambas reações são apresentados na tabela:

	\ce{FeO(s)}	\ce{Fe(s)}	\ce{C(s)}	\ce{CO(g)}	\ce{CO2(g)}
\Delta H_f^o\ (\text{kJ}.\text{mol}^{-1})	-271{,}9	0	0	-110{,}5	-393{,}5
S^o\ (\text{J}.\text{K}^{-1}.\text{mol}^{-1})	60{,}8	27{,}3	5{,}7	197{,}9	213{,}7

Considere um meio reacional fechado onde ocorrem as duas reações e que os valores acima permanecem constantes na faixa de 298 a 650 K.

A ÚNICA alternativa correta é:

A
A reação 1 é exotérmica e a reação 2 é endotérmica.
B
À temperatura aproximada de 627 K, a reação 2 atinge o equilíbrio dinâmico.
C
À temperatura de 450 K, a reação 1 é fonte de calor para sustentar a reação 2 na proporção molar aproximada de 15 para 1.
D
À temperatura de 450 K, ambas as reações são espontâneas.
E
A reação 1 apresenta diminuição de entropia.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

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

Óxido de ferro II pode ser reduzido a ferro, tanto por carbono, como por monóxido de carbono, de acordo com o mostrado nas equações 1 e 2:

Os valores de entalpia de formação e de entropia-padrão das substâncias envolvidas em ambas reações são apresentados na tabela:

	\ce{FeO(s)}	\ce{Fe(s)}	\ce{C(s)}	\ce{CO(g)}	\ce{CO2(g)}
\Delta H_f^o\ (\text{kJ}.\text{mol}^{-1})	-271{,}9	0	0	-110{,}5	-393{,}5
S^o\ (\text{J}.\text{K}^{-1}.\text{mol}^{-1})	60{,}8	27{,}3	5{,}7	197{,}9	213{,}7

Considere um meio reacional fechado onde ocorrem as duas reações e que os valores acima permanecem constantes na faixa de 298 a 650 K.

A ÚNICA alternativa correta é:

A
A reação 1 é exotérmica e a reação 2 é endotérmica.
B
À temperatura aproximada de 627 K, a reação 2 atinge o equilíbrio dinâmico.
C
À temperatura de 450 K, a reação 1 é fonte de calor para sustentar a reação 2 na proporção molar aproximada de 15 para 1.
D
À temperatura de 450 K, ambas as reações são espontâneas.
E
A reação 1 apresenta diminuição de entropia.

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Resolução comentada

Calcule \Delta H e \Delta S de cada reação (produtos menos reagentes) e use \Delta G = \Delta H - T\Delta S.

Reação 1:

\Delta H_1 = -110{,}5 - (-271{,}9) = +161{,}4\ \text{kJ}, ou seja, endotérmica.

\Delta S_1 = (27{,}3 + 197{,}9) - (60{,}8 + 5{,}7) = 225{,}2 - 66{,}5 = +158{,}7\ \text{J/K}, ou seja, a entropia aumenta.

Reação 2:

\Delta H_2 = -393{,}5 - (-271{,}9 - 110{,}5) = -393{,}5 + 382{,}4 = -11{,}1\ \text{kJ}, ou seja, exotérmica.

\Delta S_2 = (27{,}3 + 213{,}7) - (60{,}8 + 197{,}9) = 241 - 258{,}7 = -17{,}7\ \text{J/K}.

Análise das alternativas:

(A) e (E) são falsas: a reação 1 é endotérmica e sua entropia aumenta.
(B) Equilíbrio quando \Delta G = 0, ou seja, T = \Delta H/\Delta S. Para a reação 2: T = \dfrac{-11100}{-17{,}7} \approx 627\ \text{K}. Verdadeira.
(D) Reação 1 a 450 K: \Delta G_1 = 161{,}4 - 450\cdot 0{,}1587 = 161{,}4 - 71{,}4 = +90\ \text{kJ}, não espontânea. Falsa.
(C) A reação 1 absorve calor, então não pode sustentar a reação 2. Além disso, a proporção 161{,}4/11{,}1 \approx 14{,}5 seria de calor absorvido por um e liberado pelo outro, não de fonte de calor. Falsa.

Só a (B) está correta.

Alternativa B.

Pegadinha: A alternativa C engana ao usar a razão 161{,}4/11{,}1 \approx 15, mas a reação 1 absorve calor e não o fornece.

Por que as outras alternativas estão erradas

AInverte o sinal: a reação 1 é endotérmica (+161{,}4 kJ) e a 2 é exotérmica (-11{,}1 kJ).
CA reação 1 é endotérmica, absorve calor e não pode ser fonte de calor; a razão 15:1 só imita a relação entre as entalpias.
DA 450 K, \Delta G_1 \approx +90 kJ, então a reação 1 não é espontânea.
E\Delta S_1 = +158{,}7 J/K: a entropia aumenta, pois forma-se gás.

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