Quando o carbonato de cálcio é aquecido ocorre a reação: CaCOX3(s)CaO(s)+COX2(g) \ce{ CaCO3(s) <=> CaO(s) + CO2(g) } A constante de equilíbrio dessa reação pode ser calculada entre 850 °C\pu{850 \degree C} e 950 °C\pu{950 \degree C} pela relação: lnK=7,38500T/K \ln K = \pu{7,3} - \dfrac{ \pu{8500} }{ T/\pu{K} }

  1. Determine a temperatura necessária para a decomposição de todo o carbonato de cálcio em uma amostra sob 1 atm\pu{1 atm}.

  2. Determine a entalpia padrão de reação.

  3. Determine a entropia padrão de reação.

Gabarito 3F.66

Para todo o carbonato se decompor sob pressão de 1 atm, é preciso que a pressão após todo o carbonato se decompor seja 1 atm, ou seja PXCOX2=1 atm\ce{P_{\ce{CO2}}}=\pu{1atm}: Cálculo da constante de equilíbrio para essa situação: K=PXCOX2K=\ce{P_{\ce{CO2}}} K=1K=1 Substituindo na relação dada: lnK=7,38500T\ln K=7,3-\frac{8500}{T} ln1=7,38500T\ln 1=7,3- \frac{8500}{T} T=1164 K\boxed{T=\pu{1164 K}}

Linearizando a equação de van’t Hoff: ln(KK0)=ΔHrR(1T1T0)\ln(\frac{K}{K_{0}})=-\frac{\Delta H_{r}^{\circ}}{R}(\frac{1}{T_{}}- \frac{1}{T_{0 }}) lnK=lnK0+ΔHrRT0ΔHrR1T\ln K=\ln K_{0}+\frac{\Delta H_{r}^{\circ}}{RT_{0}}-\frac{\Delta H_{r}^{\circ}}{R}\cdot \frac{1}{T} lnK=7,38500T\ln K=7,3-\frac{8500}{T} Veja que o coeficiente que acompanha o 1T\frac{1}{T} tem relação com a entalpia da reação, usando essa relação: 85001=ΔHr8,3\frac{8500}{1}=\frac{\Delta H_{r}^{\circ}}{8,3} ΔHr=70,55 kJmol1\boxed{\Delta H_{r}^{\circ}=\pu{70,55 kJ mol-1}}

Cálculo da entropia usando a temperatura em que K=1K=1: ΔG=ΔHTΔS\Delta G=\Delta H- T \Delta S RTlnK=ΔHTΔS-RT\ln K= \Delta H- T \Delta S 8,31164ln1=0=705501164ΔS{-8,3\cdot1164\cdot\ln1} = 0 =70550-1164 \Delta S ΔSr=61 Jmol1K1\boxed{\Delta S_{r}^{\circ}=\pu{61 J mol-1 K-1}}