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**Alternativa Correta: C - a variação de energia livre é negativa e a reação é espontânea.**

Tema Central da Questão: A questão aborda a relação entre transformações químicas e energia, especificamente a análise da espontaneidade de uma reação química com base na variação de energia livre de Gibbs. Este conceito é fundamental na termodinâmica química e é essencial para entender como e por que certas reações acontecem naturalmente.

Teoria Necessária:

Para determinar a espontaneidade de uma reação, utilizamos a equação da energia livre de Gibbs:

ΔG = ΔH - TΔS

Onde:

• ΔG é a variação de energia livre de Gibbs.
• ΔH é a variação de entalpia.
• T é a temperatura em Kelvin.
• ΔS é a variação de entropia.

Uma reação é espontânea se ΔG for negativa.

Justificativa para a Alternativa Correta:

Para a reação fornecida: N₂O(g) → N₂(g) + ½ O₂(g)

• ΔH = -20 kcal/mol = -20000 cal/mol
• ΔS = 18 cal/K.mol
• T = 27 °C = 300 K (aproximadamente, já que 27 + 273 = 300)

Aplicando os valores na fórmula de Gibbs:

ΔG = (-20000) - (300)(18)

ΔG = -20000 - 5400 = -25400 cal/mol

Como ΔG é negativo, a reação é espontânea, validando a alternativa C.

Análise das Alternativas Incorretas:

A - a reação é exotérmica e, portanto, não espontânea.

A reação é realmente exotérmica, pois ΔH é negativo, mas a conclusão de não espontaneidade está errada, pois ΔG negativo indica espontaneidade.

B - a reação é endotérmica e, portanto, não reversível.

Esta afirmação está incorreta, pois a reação é exotérmica (não endotérmica) e a reversibilidade não é diretamente afetada pelo calor trocado na reação.

D - a variação de energia livre é positiva e a reação é não espontânea.

Esta afirmação é incorreta, pois como calculado, a variação de energia livre (ΔG) é negativa, indicando que a reação é espontânea.

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Ser exotérmico não garante que o processo é espontâneo. A espontaneidade depende tambem da entropia (grau de desordem) e da temperatura.

delta G = delta H - temperatura * delta S

variação de entalpia = delta H         variação de entropia = delta S       variação da energia livre de Gibbs = delta G

Temperatura em K --> t °C + 273,15

Se a energia livre é negativa --> espontâneo              Se a energia livre é positiva --> não espontâneo

ΔG= ΔH-T. ΔS-------> ΔG = -20-30018=-5420

AG<O = reação espontânea

ΔG=0= equilibrio

ΔG>0 = Ñ espontâneo