(Originais Teachy 2023) - Questão Médio de Química

Imagine que uma indústria está desenvolvendo um novo processo químico e, antes de investir em uma ampla produção, a equipe de engenheiros precisa avaliar a viabilidade termodinâmica da reação, considerando a energia livre de Gibbs e a espontaneidade do processo. A reação proposta é a combustão do metano (CH4) em oxigênio (O2) para formar dióxido de carbono (CO2) e água (H2O), a uma temperatura de 298 K e pressão de 1 atmosfera. a) Escreva a equação química balanceada para a reação de combustão do metano. b) Calcule a variação da energia livre de Gibbs (ΔG) para essa reação, utilizando os valores padrão das energias de formação das substâncias envolvidas. Considere os seguintes valores de energia de formação padrão (ΔH°f) a 298 K: CH4 = -74,8 kJ/mol, O2 = 0 kJ/mol, CO2 = -393,5 kJ/mol, H2O = -285,8 kJ/mol. Com base no valor calculado, a reação é espontânea ou não? c) Utilizando os conceitos de processos endotérmicos e exotérmicos, classifique a reação e, com o auxílio de tecnologias digitais, proponha um protótipo que possa aproveitar a energia térmica liberada no processo.