Questão 8
ITA 2021
(ITA - 2021 - 2ª FASE)
Considere a reação de oxirredução não balanceada de um mol de sulfato de chumbo com ácido hipocloroso, a 25 °C.
1 PbSO4(s) + HOCl(aq) → Cl2(g) + PbO2(s) + HSO-4(aq) + H+(aq)
Para esta reação, a variação de entalpia padrão é ΔHºr = +19,9 kJ. Sabe-se que o potencial de eletrodo padrão da espécie que sofre oxidação é +1,63 V e o da espécie que sofre redução é +1,61 V.
a) Escreva as semirreações, a reação global balanceada e o potencial padrão da reação global.
b) Determine a variação de energia interna da reação (ΔUºr), considerando comportamento ideal das espécies.
c) Justifique termodinamicamente a diferença entre os valores de ΔHºr e ΔUºr para a reação acima.
Gabarito:
Resolução:
a)
• Equação da semirreação de oxidação:
| PbSO4 + 2 H2O → PbO2 + HSO4- + 3 H+ + 2e- | Eº = +1,61 V |
• Equação da semirreação de redução:
| 2 HOCl + 2 H+ + 2e- → Cl2 + 2 H2O | Eº = +1,63 V |
• Equação da reação global:
PbSO4 + 2 HOCl → PbO2 + HSO4- + Cl2 + H+
• Cálculo do potencial padrão da reação global:
b)
ΔUºr = ΔHºr - Δngas x RT
ΔUºr = 19,9 x 103 - 1 x 8,31 x (25 + 273)
ΔUºr = 19900 - 2500 = 17400 J.mol-1 = 17,4 kJ.mol-1
c)
A diferença entre ΔHºr e ΔUºr é o trabalho realizado.
ΔUºr = ΔHºr - Δngas x RT
O trabalho realizado pelo gás é descrito por Δngas x RT. Portanto:
ΔUºr = ΔHºr - W
ΔHºr - ΔUºr = W