3 QUIMICA Schaum

PROBLEMAS RESUELTOS 263
∆S se apegaría a la ecuación (16-2) con el signo de desigualdad. Eso quiere decir que “los diamantes NO son eternos”. El
término “espontáneo” no tiene que ver con la velocidad de la reacción; en este caso, la reacción es tan lenta a las temperaturas
cotidianas, que se considera que no sucede. Por ello, habrá diamantes para mucho, mucho tiempo.
16.4. Calcule H o f
para C 2 H 5 OH(g).
Para el proceso especial en el que se forma una sustancia en estado estándar a partir de sus elementos, también en su
estado estándar, la ecuación (16-12) indica que:
G o f H f ° T S° f
(16-12)
Con la ecuación (16-12) se puede calcular Hf o usando los datos de la tabla 16-1. Se escribe la ecuación balanceada para
la obtención de 1 mol de C 2 H 5 OH(g), a partir de los elementos. Se escriben los valores de S o . Cada uno de esos valores de
S o deben multiplicarse por n, la cantidad de moles necesaria para balancear la ecuación.
2C(s) 3H 2 (g) 1 2 O 2(g) C 2 H 5 OH(g)
n S° f 2(5.74) 3(130.57)
1
(205.03)
2
1(282.6) todo en J/K
Se debe tomar en cuenta que se pierden las sustancias del lado izquierdo y se ganan las del lado derecho:
S o (suma de los reactivos)
(suma de los productos)
S o 2(5.74) 3(130.57) 1 2 (205.03)1(282.6)
S o 223.1 J/ K · mol
Ahora bien, de acuerdo con la ecuación (16-12),
H f ° G o f T S f°
168.57 kJ/mol (298.15 K)(0.2231 kJ/K · mol) 235.09 kJ/mol
Observe que la energía libre de Gibbs se presenta como un solo valor para cada sustancia de la tabla 16-1, pero que
la entropía debe calcularse con la diferencia de las entropías absolutas tabuladas para la sustancia y los elementos con los
que está formada.
16.5. a) ¿Cuál es el valor de ∆G o a 25°C para esta reacción?
H 2 (g) CO 2 (g)
H 2 O(g) CO(g)
b) ¿Cuál es el valor de ∆G a 25°C en condiciones en las que las presiones parciales de H 2 , CO 2 , H 2 O y CO
son 10, 20, 0.02 y 0.01 atm, respectivamente?
a) Primero se debe anotar el valor de la energía libre abajo de cada sustancia, con la ecuación balanceada.
H 2 (g) CO 2 (g) H 2 O(g) CO(g)
n G o f 0 1(394.37) 1(228.59) 1(137.15)
Entonces, se hace el cálculo de ∆G o en la misma forma que el de ∆H° (problema 7.12).
∆G o = (0 − 394.37) − (−228.59 − 137.5) = 28.63 kJ
b) El cálculo de ∆G o para la reacción, incluyendo las presiones parciales, es:
G
G o RT ln Q
(28.63 kJ) (8.314 10 3 kJ/K)(298.15 K) ln P(H 2 O)P(CO)
P(H 2 )P(CO 2 )
28.63 5.708 log (0.02)(0.01) kJ 28.63 5.708 log 10 6
(10)(20)
(28.63 34.25) kJ 5.62 kJ
kJ [(28.63 6(5.708)] kJ