Hoja de ejercicios sobre entropía y energía libre de Gibbs
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Universidad Pedagógica Experimental Libertador Instituto Pedagógico de Caracas Cátedra de Fisicoquímica Profa: Yusmeny Chirino HOJA DE EJERCICIOS ENTROPÍA Y ENERGÍA LIBRE DE GIBBS 1.- Cierta cantidad de gas ideal en un sistema aislado se expande isotérmicamente y reversiblemente a 400K desde un volumen de V 1 a V 2 . Durante la expansión, el gas absorbe 200 cal del depósito que se encuentra en contacto con él. Hallar: (a) el cambio de entropía del gas, (b) el cambio entrópico del depósito y (c) la variación de entropía de todo el sistema. 2.- Si el gas del problema anterior se expande desde V 1 a V 2 isotérmicamente pero de manera irreversible a 400K con una absorción de 100 cal ¿Cuál será la variación de entropía (a) del gas, (b) del depósito y (c) de todo el sistema? 4.- Para cierto gas ideal . Calcular el cambio de entropía de 3 moles de gas que experimentó un calentamiento desde 300 a 600K. (a) a presión constante, (b) a volumen constante. 5.- Los átomos de hidrógeno a 25ºC y 1 atm de presión se unen espontáneamente en moléculas de H 2 gaseoso: 2H (g) → H 2 (g) Sin embargo, el cambio de entropía para este sistema es: ΔS= Sº H2 (g) – 2Sº H (g) = -21,6 ue Puesto que el cambio de entropía es negativo, esta reacción espontánea parece contradecir la 2da Ley de la Termodinámica. Dé una explicación para esta anomalía. 6.- Con los datos de las tablas, halle los cambios de entropía que acompañan a las siguientes reacciones a 25ºC (a) CO (g) + 2H 2 (g) → CH 3 OH (l) (b) 2HgCl (s) → 2Hg (l) + Cl 2 (g) (Considere: Sº HgCl (s) = 23,5 ue) (c) MgO (s) + H 2 (g) → H 2 O (l) + Mg (s) 7.- Teniendo en cuenta los datos de las tablas, calcule ΔGº a 25ºC de las siguientes reacciones: (a) C 2 H 5 OH (l) + O 2 (g) ⇄ CH 3 COOH (l) + H 2 O (l) (b) 2CO 2 (g) ⇄ 2CO (g) + O 2 (g) ¿Cuál de ellas es espontánea en la forma en que se encuentra escrita? Explique. 8.- Teniendo en cuenta la serie de reacciones que se dan a continuación, hallar la energía libre de formación del N 2 O 4 (g) a 25ºC: (a) 1/2N 2 (g) + 1/2O 2 (g) ⇄ NO (g) ΔGº 298K = 20,720 cal (b) NO (g) + 1/2O 2 (g) ⇄ NO 2 (g) ΔGº 298K = -8330,000 cal (c) 2NO 2 (g) ⇄ N 2 O 4 (g) ΔGº 298K = -1380,000 cal 9.- Durante la glucólisis, la fructosa 1,6-difosfato se rompe para dar gliceraldehido 3-fosfato más dihidroxiacetona fosfato a través de una reacción química reversible: Fructosa 1,6-difosfato ⇄ Gliceraldehido 3-fosfato + Dihidroxiacetona fosfato Si la constante de equilibrio termodinámica de esta reacción (de izquierda a derecha) es igual a 8,91 x 10 -5 mol/dm 3 , calcule el valor de ΔGº para la ruptura de la fructosa 1,6-difosfato.
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Universidad Pedagógica Experimental Libertador Instituto Pedagógico de Caracas Cátedra de Fisicoquímica Profa: Yusmeny Chirino
HOJA DE EJERCICIOS ENTROPÍA Y ENERGÍA LIBRE DE GIBBS
1.- Cierta cantidad de gas ideal en un sistema aislado se expande isotérmicamente y reversiblemente a 400K desde un volumen de V1 a V2. Durante la expansión, el gas absorbe 200 cal del depósito que se encuentra en contacto con él. Hallar: (a) el cambio de entropía del gas, (b) el cambio entrópico del depósito y (c) la variación de entropía de todo el sistema. 2.- Si el gas del problema anterior se expande desde V1 a V2 isotérmicamente pero de manera irreversible a 400K con una absorción de 100 cal ¿Cuál será la variación de entropía (a) del gas, (b) del depósito y (c) de todo el sistema?
4.- Para cierto gas ideal . Calcular el cambio de entropía de 3 moles de gas que experimentó un calentamiento desde 300 a 600K. (a) a presión constante, (b) a volumen constante. 5.- Los átomos de hidrógeno a 25ºC y 1 atm de presión se unen espontáneamente en moléculas de H2 gaseoso: 2H (g) → H2 (g)
Sin embargo, el cambio de entropía para este sistema es: ∆S= SºH2 (g) – 2SºH (g) = -21,6 ue
Puesto que el cambio de entropía es negativo, esta reacción espontánea parece contradecir la 2da Ley de la Termodinámica. Dé una explicación para esta anomalía. 6.- Con los datos de las tablas, halle los cambios de entropía que acompañan a las siguientes reacciones a 25ºC
(a) CO (g) + 2H2 (g) → CH3OH (l)
(b) 2HgCl (s) → 2Hg (l) + Cl2 (g) (Considere: SºHgCl (s)= 23,5 ue)
(c) MgO (s) + H2 (g) → H2O (l) + Mg (s)
7.- Teniendo en cuenta los datos de las tablas, calcule ∆Gº a 25ºC de las siguientes reacciones:
(a) C2H5OH (l) + O2 (g) ⇄ CH3COOH (l) + H2O (l)
(b) 2CO2 (g) ⇄ 2CO (g) + O2 (g)
¿Cuál de ellas es espontánea en la forma en que se encuentra escrita? Explique.
8.- Teniendo en cuenta la serie de reacciones que se dan a continuación, hallar la energía libre de formación del N2O4 (g) a 25ºC:
(a) 1/2N2 (g) + 1/2O2 (g) ⇄ NO (g) ∆Gº298K = 20,720 cal
(b) NO (g) + 1/2O2 (g) ⇄ NO2 (g) ∆Gº298K = -8330,000 cal
(c) 2NO2 (g) ⇄ N2O4 (g) ∆Gº298K = -1380,000 cal
9.- Durante la glucólisis, la fructosa 1,6-difosfato se rompe para dar gliceraldehido 3-fosfato más dihidroxiacetona fosfato a través de una reacción química reversible:
Fructosa 1,6-difosfato ⇄ Gliceraldehido 3-fosfato + Dihidroxiacetona fosfato
Si la constante de equilibrio termodinámica de esta reacción (de izquierda a derecha) es igual a 8,91 x 10-5 mol/dm3, calcule el valor de ∆Gº para la ruptura de la fructosa 1,6-difosfato.
