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Química. La ciencia central

Theodore E. Brown, Bruce E. Bursten, H. Eugene H. LeMay, Julia R. Burdge

Chapter 19

Termodinámica química - all with Video Answers

Educators

Chapter Questions

02:43

Problem 1

¿Cuáles de los procesos siguientes son espontáneos y cuáles son no espontáneos? (a) Fusión de cubos de hielo a $-5^{\circ} \mathrm{C}$ y $1 \mathrm{~atm}$; (b) disolución de azúcar en una taza de agua caliente; (c) reacción de átomos de nitrógeno para formar moléculas de $\mathrm{N}_2$ a $25^{\circ} \mathrm{C}$ y $1 \mathrm{~atm}$; (d) alineación de limaduras de hierro en un campo magnético; (e) formaciôn de moléculas de $\mathrm{CH}_4$ y $\mathrm{O}_2$ a partir de $\mathrm{CO}_2$ y $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}$ a temperatura ambiente y a una presión de $1 \mathrm{~atm}$.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
02:04

Problem 2

¿Cuáles de los procesos siguientes son espontáneos?
(a) Difusión de la fragancia de un perfume en una habitación; (b) separación de una mezcla de $\mathrm{N}_2$ y $\mathrm{O}_2$ en dos muestras individuales, una de $\mathrm{N}_2$ puro y otra de $\mathrm{O}_2$ puro; (c) un globo inflado se revienta; (d) reacción de sodio metálico con cloro gaseoso para formar cloruro de sodio; (e) disolución de $\mathrm{HCl}(g)$ en agua para formar ácido clorhidrico concentrado.

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
04:13

Problem 3

(a) Cite dos ejemplos de procesos endotérmicos espontáneos. (b) Cite un ejemplo de un proceso espontáneo a una temperatura pero no espontáneo a otra temperatura.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
01:46

Problem 4

Un químico del siglo XIX, Marcellin Berthelot, sugirió que todos los procesos químicos que se llevan a cabo espontáneamente son exotérmicos. ¿Es esto correcto? Si considera que no lo es, proponga algunos ejemplos que contradigan la idea.

Katie Miller
Katie Miller
Numerade Educator
01:15

Problem 5

Considere la vaporización de agua líquida a vapor a una presión de $1 \mathrm{~atm}$. (a) ¿Es endotérmico o exotérmico este proceso? (b) ¿En qué intervalo de temperaturas es un proceso espontáneo? (c) ¿En qué intervalo de temperaturas es un proceso no espontáneo? (d) ¿Aqué temperatura están en equilibrio las dos fases?

David Collins
David Collins
Numerade Educator
01:28

Problem 6

El punto de congelación normal del 1-propanol $\left(\mathrm{C}_3 \mathrm{H}_8 \mathrm{O}\right.$, véase la figura 2.28 ) es de $-127^{\circ} \mathrm{C}$. (a) ¿Es la congelación del 1 propanol un proceso endotérmico, o exotérmico? (b) ¿En qué intervalo de temperaturas es la congelación del 1-propanol un proceso espontáneo? (c) ¿En qué intervalo de temperaturas es un proceso no espontáneo? (d) ¿Hay alguna temperatura a la que el 1-propanol líquido y el sólido estén en equilibrio? Explique su respuesta.

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
03:50

Problem 7

(a) ¿Qué tiene de especial un proceso reversible? (b) Suponga que se invierte un proceso reversible y se devuelve el sistema a su estado original. ¿Qué se puede afirmar acerca del entorno después de invertir el proceso? (c) ¿En qué circunstancias la transformación de agua a vapor es un proceso reversible?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
01:49

Problem 8

(a) ¿Qué significa que un proceso sea irreversible? (b) Después de un proceso irreversible se reestablece el sistema a su estado original. ¿Qué se puede afirmar acerca de la condición del entorno una vez que se ha reestablecido el sistema a su estado original? (c) ¿En qué condiciones es la condensación de un líquido un proceso irreversible?

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
07:32

Problem 9

Considere un proceso en el que un gas ideal pasa del estado 1 al estado 2 de forma tal que su temperatura cambia de $300 \mathrm{~K}$ a $200 \mathrm{~K}$. ¿Depende el $\Delta E$ de la ruta específica seguida para llevar a cabo este cambio de estado? Explique su respuesta.

Glyniss A
Glyniss A
Numerade Educator
05:23

Problem 10

Considere un proceso en el que un gas ideal pasa del estado 1 al estado 2 y regresa al estado 1 . (a) ¿Cuál es la relación entre el valor de $\Delta E$ al pasar del estado 1 al estado 2 y el correspondiente al regreso del estado 2 al estado 1 ? (b) Sin más información, ¿puede usted sacar alguna conclusión acerca de la cantidad de calor transferida al sistema al pasar del estado 1 al estado 2 , en comparación con la correspondiente al regreso del estado 2 al estado 1? (c) Suponga que los cambios de estado son procesos reversibles. ¿Puede usted sacar alguna conclusión acerca del trabajo realizado por el sistema al pasar del estado 1 al estado 2, en comparación con el correspondiente al regreso del estado 2 al estado 1 ?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
02:28

Problem 11

Considere un sistema que consta en un cubo de hielo. Si el cubo se funde reversiblemente a $0^{\circ} \mathrm{C}$, ¿es cero el $\Delta E$ del proceso? Explique su respuesta.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
03:05

Problem 12

Considere lo que ocurre cuando se detona una muestra del explosivo TNT (véase "La química en acción", Sección 8.8). (a) ¿Es la detonación un proceso espontáneo? (b) ¿Cuál es el signo de q en este proceso? (c) ¿Puede usted establecer si $w$ es positivo, negativo o cero en este proceso? (d) ¿Puede usted establecer el signo del $\Delta E$ de este proceso? Explique su respuesta.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
03:46

Problem 13

En la expansión isotérmica de un gas en un vacio, $\Delta E=0$, $q=0 \mathrm{y} w=0$. (a) ¿Es éste un proceso espontáneo? (b) Explique por qué el sistema no realiza trabajo durante este proceso. (c) En termodinámica, ¿cuál es la "fuerza motriz" de la expansión del gas?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator

Problem 14

Explique por qué es posible considerar como función de estado el calor ganado o perdido por un sistema en un proceso reversible, siendo que $q$ no se considera normalmente una función de estado.

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03:07

Problem 15

Suponga que se colocan cuatro moléculas de gas en el matraz de la derecha del aparato de la figura 19.5, y se hace el vacio en el matraz de la izquierda. (a) Por analogía con la figura 19.6, ¿cuántos arreglos diferentes de las moléculas son posibles después de abrir la llave? (b) ¿En cuántos de estos arreglos están todas las moléculas en el matraz de la derecha? (c) ¿Cómo explica la observación del inciso (b) la expansión espontánea del gas?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
01:04

Problem 16

Suponga que se tiene un sistema de dos matraces con ocho moléculas en su interior. Las moléculas específicas están numeradas del 1 al 8. En la figura que sigue se muestran dos de los arreglos posibles de las moléculas:
(IMAGE CANT COPY)
(a) ¿Cuál de estos dos arreglos, en su caso, es más probable que el otro? (b) ¿Es su respuesta al inciso (a) congruente con nuestra expectativa de que las moléculas de gas, en promedio, se distribuirán por igual entre los dos matraces? Explique su respuesta.

Lottie Adams
Lottie Adams
Numerade Educator

Problem 17

(a) ¿Qué es la entropia? (b) Durante cierto proceso quimico el sistema queda más ordenado. ¿Cuál es el signo del cambio de la entropía del sistema de este proceso?
(c) ¿Depende el $\Delta S$ de un proceso del camino que lleva del estado inicial al estado final del sistema?

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Problem 18

(a) Cite un ejemplo de un proceso en el que disminuya la entropía del sistema. (b) ¿Cuál es el signo del $\Delta S$ del proceso? (c) ¿Qué significa la aseveración de que la entropía es una función de estado?

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08:29

Problem 19

(a) ¿Qué espera usted respecto al signo de $\Delta S$ en una reacción química en la que dos moles de reactivos gaseosos se convierten en tres moles de productos gaseosos? (b) ¿En cuáles de los procesos del ejercicio 19.2 aumenta la entropia del sistema?

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
Numerade Educator
03:21

Problem 20

(a) En cierta reacción química dos gases se combinan para formar un sólido. ¿Qué espera usted respecto al signo de $\Delta S$ ? (b) ¿En cuáles de los procesos del ejercicio 19.1 aumenta la entropía del sistema?

Qiao Ruan
Qiao Ruan
Numerade Educator
01:01

Problem 21

¿Cómo cambia la entropía del sistema al ocurrir lo siguiente? (a) Un sólido se funde; (b) Un liquido se vaporiza; (c) un sólido se disuelve en agua; (d) un gas se licua.

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator

Problem 22

¿Por qué es mayor el aumento de entropía del sistema durante la vaporización de una sustancia que durante su fusión?

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01:38

Problem 23

El punto de ebullición normal del metanol $\left(\mathrm{CH}_3 \mathrm{OH}\right)$ es de $64.7^{\circ} \mathrm{C}$, y su entalpía molar de vaporización es $\Delta H_{\text {vap }}=$ $71.8 \mathrm{~kJ} / \mathrm{mol}$. (a) Cuando el $\mathrm{CH}_3 \mathrm{OH}(l)$ hierve en su punto de ebullición normal, ¿aumenta o disminuye su entropía? (b) Calcule el valor de $\Delta S$ cuando se vaporiza 1.00 mol de $\mathrm{CH}_3 \mathrm{OH}(l)$ a $64.7^{\circ} \mathrm{C}$.

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
01:55

Problem 24

El elemento cesio (Cs) se congela a $28.4^{\circ} \mathrm{C}$, y su entalpia molar de fusión es $\Delta H_{\text {fus }}=2.09 \mathrm{~kJ} / \mathrm{mol}$. (a) Cuando el cesio fundido se solidifica a $\mathrm{Cs}(s)$ en su punto de fusión normal, ¿es positivo o negativo el $\Delta S$ ? (b) Calcule el valor de $\Delta S$ cuando $15.0 \mathrm{~g}$ de $\mathrm{Cs}(l)$ solidifican a $28.4^{\circ} \mathrm{C}$.

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
04:14

Problem 25

(a) Exprese en palabras la segunda ley de la termodinámica. (b) Si la entropia del sistema aumenta durante un proceso reversible, ¿qué se puede afirmar acerca del cambio de entropia del entorno? (c) En cierto proceso espontáneo el sistema sufre un cambio de entropia: $\Delta S=42 \mathrm{~J} / \mathrm{K}$. ¿Qué se concluye acerca de $\Delta S_{\text {ent }}$ ?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
04:10

Problem 26

(a) Exprese la segunda ley de la termodinámica en forma de ecuación matemática. (b) En cierto proceso espontáneo la entropía del sistema disminuye. ¿Qué se concluye acerca del signo y la magnitud de $\Delta S_{\mathrm{ent}^2}$ ? (c) Durante cierto proceso reversible el entorno experimenta un cambio de entropia: $\Delta S_{\text {ent }}=-78 \mathrm{~J} / \mathrm{K}$. ¿Cuál es el cambio de entropía del sistema en este proceso?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
03:51

Problem 27

(a) Enuncie la tercera ley de la termodinámica. (b) Explique la diferencia entre los movimientos de traslación, vibración y rotación de una molécula. (c) Ilustre estos tres tipos de movimiento mediante dibujos de la molécula de $\mathrm{HCl}$.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator

Problem 28

(a) Se le dice que la entropía de cierto sistema es cero. ¿Qué sabe usted acerca del sistema? (b) La energia de un gas aumenta al calentarlo. Tomando el $\mathrm{CO}_2$ como ejemplo, ilustre las diferentes formas en que la energía adicional se puede distribuir entre las moléculas del gas.

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03:12

Problem 29

De cada una de las parejas siguientes, elija la sustancia con más entropía por mol a una temperatura dada: (a) $\operatorname{Ar}(l)$ o $\operatorname{Ar}(g)$; (b) $\mathrm{He}(g)$ a 3 atm o $\mathrm{He}(\mathrm{g})$ a $1.5 \mathrm{~atm}$; (c) $1 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{Ne}(g)$ en $15.0 \mathrm{Lo} 1 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{Ne}(g)$ en $1.50 \mathrm{~L}$; (d) $\mathrm{CO}_2(g)$ o $\mathrm{CO}_2(\mathrm{~s})$.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
02:15

Problem 30

De cada una de las parejas siguientes, indique cuál sustancia posee la entropía estándar más grande: (a) 1 mol de $\mathrm{P}_4(\mathrm{~g})$ a $300^{\circ} \mathrm{C}$ y $0.01 \mathrm{~atm}$ o $1 \mathrm{~mol} \mathrm{de} \mathrm{As}_4(\mathrm{~g})$ a $300^{\circ} \mathrm{C}$ y 0.01 atm; (b) 1 mol de $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})$ a $100^{\circ} \mathrm{C}$ y $1 \mathrm{~atm}$, o $1 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{l})$ a $100^{\circ} \mathrm{C}$ y $1 \mathrm{~atm}$; (c) $0.5 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{N}_2(\mathrm{~g})$ a $298 \mathrm{~K}$ en un volumen de $20 \mathrm{Lo} 0.5 \mathrm{~mol} \mathrm{de} \mathrm{CH}_4(\mathrm{~g})$ a $298 \mathrm{~K}$ en un volumen de $20 \mathrm{~L}$; (d) $100 \mathrm{~g}$ de $\mathrm{Na}_2 \mathrm{SO}_4(\mathrm{~s})$ a $30^{\circ} \mathrm{C}$ o $100 \mathrm{~g}$ de $\mathrm{Na}_2 \mathrm{SO}_4(a c)$ a $30^{\circ} \mathrm{C}$.

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
01:07

Problem 31

Prediga el signo del cambio de entropía del sistema en cada una de las reacciones siguientes:
(a) $2 \mathrm{SO}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{SO}_3(\mathrm{~g})$
(b) $\mathrm{Ba}(\mathrm{OH})_2(\mathrm{~s}) \longrightarrow \mathrm{BaO}(\mathrm{s})+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})$
(c) $\mathrm{CO}(\mathrm{g})+2 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{CH}_3 \mathrm{OH}(\mathrm{l})$
(d) $\mathrm{FeCl}_2(\mathrm{~s})+\mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{Fe}(\mathrm{s})+2 \mathrm{HCl}(\mathrm{g})$

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
04:59

Problem 32

Prediga el signo de $\Delta S_{\text {sis }}$ en cada uno de los procesos siguientes: (a) Fe fundido solidifica; (b) se forma $\mathrm{LiCl}(s)$ a partir de $\mathrm{Li}(\mathrm{s})$ y $\mathrm{Cl}_2$ (g); (c) se disuelve zinc metálico en ácido clorhídrico con formación de $\mathrm{ZnCl}_2(a c)$ y $\mathrm{H}_2(\mathrm{~g})$; (d) precipita bromuro de plata al mezclar $\mathrm{AgNO}_3(a c)$ y $\operatorname{KBr}(a c)$.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
04:54

Problem 33

Use el apéndice C para comparar las entropías estándar a $25^{\circ} \mathrm{C}$ de los siguientes pares de sustancias. Explique en cada caso la diferencia de valores de entropia. (a) Sc(s) y $\mathrm{Sc}(\mathrm{g})$; (b) $\mathrm{NH}_3(g)$ y $\mathrm{NH}_3(a c)$; (c) $1 \mathrm{~mol}^2 \mathrm{P}_4(g)$ y 2 mol de $\mathrm{P}(\mathrm{g})$; (d) C(grafito) y C(diamante).

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
01:26

Problem 34

Use el apéndice $C$ para comparar las entropias estándar a $25^{\circ} \mathrm{C}$ de los siguientes pares de sustancias. Explique en cada caso la diferencia de valores de entropía. (a) $\mathrm{CuO}(\mathrm{s})$ y $\mathrm{Cu}_2 \mathrm{O}(\mathrm{s})$; (b) $1 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{N}_2 \mathrm{O}_4(\mathrm{~g})$ y $2 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{NO}_2(\mathrm{~g})$; (c) $\mathrm{CH}_3 \mathrm{OH}(\mathrm{g})$ y $\mathrm{CH}_3 \mathrm{OH}(\mathrm{l})$; (d) 1 mol de $\mathrm{PbO}(\mathrm{s})$ más 1 mol de $\mathrm{CO}_2(g)$ y 1 mol de $\mathrm{PbCO}_3(\mathrm{~s})$.

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
04:54

Problem 35

Use el apéndice C para comparar las entropias absolutas de los hidrocarburos gaseosos siguientes: metano $\left(\mathrm{CH}_4\right)$, etano $\left(\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6\right)$, propano $\left(\mathrm{C}_3 \mathrm{H}_8\right)$ y butano $\left(\mathrm{C}_4 \mathrm{H}_{10}\right)$. ¿Qué se concluye acerca de la tendencia de $S^{\circ}$ conforme el número de átomos de carbono aumenta?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
02:04

Problem 36

Las entropias absolutas a $298 \mathrm{~K}$ de ciertos elementos del grupo 4A son las siguientes: $\mathrm{C}(\mathrm{s}$, diamante $)=2.43$ $\mathrm{J} / \mathrm{mol}-\mathrm{K} ; \mathrm{Si}(\mathrm{s}) 18.81 \mathrm{~J} / \mathrm{mol}-\mathrm{K} ; \mathrm{Ge}(s)=31.09 \mathrm{~J} / \mathrm{mol}-\mathrm{K} ; \mathrm{y}$ $\mathrm{Sn}(s)=51.18 \mathrm{~J} / \mathrm{mol}-\mathrm{K}$. Todos, salvo el $\mathrm{Sn}$, tienen la estructura de diamante. ¿Cómo se explica la tendencia de los valores de $S^{\circ}$ ?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
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Problem 37

Con base en valores de $S^{\circ}$ del apéndice $C$, calcule los valores de $\Delta S^{\circ}$ de las reacciones siguientes. Explique en cada caso el signo de $\Delta S^{\circ}$ :
(a) $\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_4(\mathrm{~g})+\mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6(\mathrm{~g})$
(b) $\mathrm{N}_2 \mathrm{O}_4(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{NO}_2(\mathrm{~g})$
(c) $\mathrm{Be}(\mathrm{OH})_2(\mathrm{~s}) \longrightarrow \mathrm{BeO}(\mathrm{s})+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})$
(d) $2 \mathrm{CH}_3 \mathrm{OH}(\mathrm{g})+3 \mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})+4 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})$

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
Numerade Educator
08:19

Problem 38

Calcule los valores de $\Delta S^{\circ}$ de las reacciones siguientes a partir de valores tabulados de $S^{\circ}$ del apéndice $C$. Explique en cada caso el signo de $\Delta S^{\circ}$ :
(a) $\mathrm{N}_2 \mathrm{H}_4(\mathrm{~g})+\mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{NH}_3(\mathrm{~g})$
(b) $\mathrm{Al}(s)+3 \mathrm{Cl}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{AlCl}_3(\mathrm{~s})$
(c) $\mathrm{Mg}(\mathrm{OH})_2(\mathrm{~s})+2 \mathrm{HCl}(\mathrm{g}) \longrightarrow \mathrm{MgCl}_2(\mathrm{~s})+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(l)$
(d) $2 \mathrm{CH}_4(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6(\mathrm{~g})+\mathrm{H}_2(\mathrm{~g})$

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
Numerade Educator
03:07

Problem 39

(a) Con respecto a un proceso que se lleva a cabo a temperatura constante, exprese êl cambio de ênergía libre de Gibbs en términos de los cambios de entalpía y entropía del sistema. (b) En cierto proceso que se lleva a cabo a $T$ y $P$ constantes, el valor de $\Delta G$ es positivo. ¿Qué se concluye? (c) ¿Cuál es la relación entre el $\Delta G$ de un proceso y la velocidad a la que se lleva a cabo?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
03:18

Problem 40

(a) ¿Qué significa el cambio de energia libre estándar, $\Delta G^{\circ}$, en comparación con $\Delta G$ ? (b) Con respecto a cualquier proceso que se lleva a cabo a temperatura y presión constantes, ¿qué significa el hecho de que $\Delta G=0$ ? (c) En cierto proceso $\Delta G$ es grande y negativo. ¿Significa esto que el proceso se lleva a cabo necesariamente con rapidez?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
02:13

Problem 41

En cierta reacción química, $\Delta H^{\circ}=-35.4 \mathrm{~kJ} \mathrm{y} \Delta S^{\circ}=-85.5$ $\mathrm{J} / \mathrm{K}$. (a) ¿Es exotérmica o endotérmica la reacción? (b) ¿Provoca la reacción un aumento o una disminución del desorden del sistema? (c) Calcule la $\Delta G^{\circ}$ de la reacción a 298 K. (d) ¿Es espontánea la reacción a $298 \mathrm{~K}$ ?

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
02:02

Problem 42

Cierta reacción tiene un $\Delta H^{\circ}=-19.5 \mathrm{~kJ}$ y un $\Delta S^{\circ}=+42.7$ $\mathrm{J} / \mathrm{K}$. (a) ¿Es exotérmica o endotérmica la reacción? (b) ¿Provoca la reacción un aumento o una disminución del desorden del sistema? (c) Calcule la $\Delta G^{\circ}$ de la reacción a 298 K. (d) ¿Es espontánea la reacción a $298 \mathrm{~K}$ ?

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
11:42

Problem 43

Con base en datos del apéndice $\mathrm{C}$, calcule $\Delta H^{\circ}, \Delta S^{\circ}$ y $\Delta G^{\circ}$ a $298 \mathrm{~K}$ de las reacciones siguientes. En cada caso muestre que $\Delta G^{\circ}=\Delta S^{\circ}-T \Delta S^{\circ}$.
(a) $\mathrm{H}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{F}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{HF}(\mathrm{g})$
(b) $\mathrm{C}$ (s, grafito) $+2 \mathrm{Cl}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{CCl}_4(\mathrm{~g})$
(c) $2 \mathrm{PCl}_3(\mathrm{~g})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{POCl}_3(\mathrm{~g})$
(d) $2 \mathrm{CH}_3 \mathrm{OH}(\mathrm{g})+\mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6(\mathrm{~g})+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})$

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator

Problem 44

Con base en datos del apéndice $C$, calcule $\Delta H^{\circ}, \Delta S^{\circ}$ y $\Delta G^{\circ}$ a $25^{\circ} \mathrm{C}$ de las reacciones siguientes. En cada caso muestre que $\Delta G^{\circ}=\Delta H^{\circ}-T \Delta S^{\circ}$.
(a) $\mathrm{Ni}$ (s) $+\mathrm{Cl}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{NiCl}_2$ (s)
(b) $\mathrm{CaCO}_3$ (s, calcite) $\longrightarrow \mathrm{CaO}(\mathrm{s})+\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})$
(c) $\mathrm{P}_4 \mathrm{O}_{10}(\mathrm{~s})+6 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(l) \longrightarrow 4 \mathrm{H}_3 \mathrm{PO}_4(a c)$
(d) $2 \mathrm{CH}_3 \mathrm{OH}(l)+3 \mathrm{O}_2(g) \longrightarrow 2 \mathrm{CO}_2(g)+4 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(l)$

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08:03

Problem 45

Con base en datos del apéndice $C$, calcule $\Delta G^{\circ}$ de las reacciones siguientes. Indique en cada caso si la reacción es espontánea en las condiciones estándar.
(a) $2 \mathrm{SO}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{SO}_3(\mathrm{~g})$
(b) $\mathrm{NO}_2(g)+\mathrm{N}_2 \mathrm{O}(g) \longrightarrow 3 \mathrm{NO}(g)$
(c) $6 \mathrm{Cl}_2(\mathrm{~g})+2 \mathrm{Fe}_2 \mathrm{O}_3(\mathrm{~s}) \longrightarrow 4 \mathrm{FeCl}_3(\mathrm{~s})+3 \mathrm{O}_2(\mathrm{~g})$
(d) $\mathrm{SO}_2(\mathrm{~g})+2 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{S}(\mathrm{s})+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})$

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
Numerade Educator
06:48

Problem 46

Con base en datos del apéndice $C$, calcule el cambio de energia libre de Gibbs de las reacciones siguientes. Indique en cada caso si la reacción es espontánea en las condiciones estándar.
(a) $\mathrm{H}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{Cl}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{HCl}(\mathrm{g})$
(b) $\mathrm{MgCl}_2(\mathrm{~s})+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{l}) \longrightarrow \mathrm{MgO}(\mathrm{s})+2 \mathrm{HCl}(\mathrm{g})$
(c) $2 \mathrm{NH}_3(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{N}_2 \mathrm{H}_4(\mathrm{~g})+\mathrm{H}_2(\mathrm{~g})$
(d) $2 \mathrm{NOCl}(g) \longrightarrow 2 \mathrm{NO}(\mathrm{g})+\mathrm{Cl}_2(\mathrm{~g})$

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
Numerade Educator
01:31

Problem 47

El ciclohexano $\left(\mathrm{C}_6 \mathrm{H}_{12}\right)$ es un hidrocarburo líquido a temperatura ambiente. (a) Escriba una ecuación balanceada de la combustión de $\mathrm{C}_6 \mathrm{H}_{12}(l)$ para formar $\mathrm{CO}_2(g)$ y $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(l)$. (b) Sin usar datos termoquímicos, prediga si el $\Delta G^{\circ}$ de esta reacción será más negativo o menos negativo que $\Delta H^{\circ}$.

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
04:40

Problem 48

El dióxido de azufre reacciona con el óxido de estroncio como sigue:
$$
\mathrm{SO}_2(g)+\mathrm{SrO}(s) \longrightarrow \mathrm{SrSO}_3(\mathrm{~s})
$$
(a) Sin usar datos termoquímicos, prediga si el $\Delta G^{\circ}$ de esta reacción será más negativo o menos negativo que $\Delta H^{\circ}$.
(b) Si contara sólo con datos de entalpía estándar de esta reacción, ¿cómo haría usted para estimar aproximadamente el valor de $\Delta G^{\circ}$ a $298 \mathrm{~K}$, con base en datos del apéndice $C$ sobre otras sustancias?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
02:18

Problem 49

Clasifique cada una de las reacciones siguientes como uno de los cuatro tipos que se resumen en la tabla 19.4:
(a) $\mathrm{N}_2(\mathrm{~g})+3 \mathrm{~F}_2(\mathrm{~g}) \xrightarrow{\longrightarrow} \mathrm{NF}_3(\mathrm{~g})$
$$
\Delta H^{\circ}=-249 \mathrm{~kJ} ; \Delta S=-278 \mathrm{~J} / \mathrm{K}
$$
(b)
$$
\begin{aligned}
& \mathrm{N}_2(\mathrm{~g})+3 \mathrm{Cl}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{NCl}_3(\mathrm{~g}) \\
& \Delta H^{\circ}=460 \mathrm{~kJ} ; \Delta S^{\circ}=-275 \mathrm{~J} / \mathrm{K}
\end{aligned}
$$
(c) $\mathrm{N}_2 \mathrm{~F}_4(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{NF}_2(\mathrm{~g}) \quad \Delta H^{\circ}=85 \mathrm{~kJ} ; \Delta S^{\circ}=198 \mathrm{~J} / \mathrm{K}$

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
08:17

Problem 50

A partir de los valores de $\Delta H^{\circ}$ y $\Delta S^{\circ}$ que se dan, calcule el $\Delta G^{\circ}$ de las reacciones siguientes a $298 \mathrm{~K}$. Si la reacción no es espontánea en condiciones estándar a $298 \mathrm{~K}$, ¿a qué temperatura, en su caso, se tornaria espontánea?
(a)
$$
\begin{aligned}
& 2 \mathrm{PbS}(\mathrm{s})+3 \mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{PbO}(\mathrm{s})+2 \mathrm{SO}_2(\mathrm{~g}) \\
& \Delta H^{\circ}=-844 \mathrm{~kJ} ; \Delta \mathrm{S}^{\circ}=-165 \mathrm{~J} / \mathrm{K}
\end{aligned}
$$
(b)
$$
\begin{aligned}
2 \mathrm{POCl}_3(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{PCl}_3(\mathrm{~g})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g})
\end{aligned}
$$

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
01:17

Problem 51

Cierta reacción es espontánea a $450 \mathrm{~K}$. El cambio de entalpía de la reacción es de $+34.5 \mathrm{~kJ}$. ¿Qué se concluye acerca del signo y la magnitud del $\Delta S$ de la reacción?

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
01:13

Problem 52

Cierta reacción es no espontánea a $-25^{\circ} \mathrm{C}$. El cambio de entropía de la reacción es de $95 \mathrm{~J} / \mathrm{K}$. ¿Qué se concluye acerca del signo y la magnitud del $\Delta H$ ?

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
02:17

Problem 53

En una reacción en particular, $\Delta H=-32 \mathrm{~kJ}$ y $\Delta S=-98$ $\mathrm{J} / \mathrm{K}$. Suponga que $\Delta H$ y $\Delta S$ no varian con la temperatura. (a) ¿A qué temperatura tendrá la reacción un $\Delta G=0$ ? (b) Si se aumenta $T$ con respecto a la del inciso (a), ¿será espontánea o no espontánea la reacción?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
03:25

Problem 54

Las reacciones en las que una sustancia se descompone con pérdida de $\mathrm{CO}_2$ se conocen como reacciones de descarboxilación. La descarboxilación del ácido acético ocurre como sigue:
$$
\mathrm{CH}_3 \mathrm{COOH}(\mathrm{l}) \longrightarrow \mathrm{CH}_4(\mathrm{~g})+\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})
$$

Con base en datos del apéndice $\mathrm{C}$, calcule la temperatura mínima a la que este proceso será espontáneo en condiciones estándar. Suponga que $\Delta H$ y $\Delta S$ no varian con la temperatura.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
06:58

Problem 55

Considere la reacción siguiente entre óxidos de nitrógeno:
$$
\mathrm{NO}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{N}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g}) \longrightarrow 3 \mathrm{NO}(\mathrm{g})
$$
(a) Con base en datos del apéndice $C$, prediga cómo variará el $\Delta G^{\circ}$ de la reacción al aumentar la temperatura.
(b) Calcule el $\Delta G^{\circ}$ a $800 \mathrm{~K}$, suponiendo que $\Delta H^{\circ}$ y $\Delta S^{\circ}$ no cambian con la temperatura. En condiciones estándar, ¿es espontánea la reacción a $800 \mathrm{~K}$ ? (c) Calcule el $\Delta G^{\circ}$ a 1000 K. ¿Es espontánea la reacción en condiciones estándar a esta temperatura?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
08:51

Problem 56

El metanol $\left(\mathrm{CH}_3 \mathrm{OH}\right)$ se prepara por oxidación controlada de metano:
$$
\mathrm{CH}_4(\mathrm{~g})+\frac{1}{2} \mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{CH}_3 \mathrm{OH}(\mathrm{g})
$$
(a) Calcule el $\Delta H^{\circ}$ y el $\Delta S^{\circ}$ de la reacción con base en datos del apéndice C. (b) ¿Cómo es de esperar que varíe el $\Delta G^{\circ}$ de la reacción al aumentar la temperatura? (c) Calcule el $\Delta G^{\circ}$ a $298 \mathrm{~K}$. En condiciones estándar, ces espontánea la reacción a esta temperatura? (d) ¿Hay alguna temperatura a la que la reacción estaría en equilibrio en condiciones estándar, que sea suficientemente baja para tener buenas posibilidades de que los compuestos participantes sean estables?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
06:15

Problem 57

(a) Estime el punto de ebullición del benceno, $\mathrm{C}_6 \mathrm{H}_6(l)$, con base en datos del apéndice $C$. (b) Busque el punto de ebullición experimental del benceno en una obra, como el CRC Handbook of Chemistry and Physics. ¿Cómo explicaría usted la desviación de su respuesta al inciso (a) con respecto al valor experimental?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
09:00

Problem 58

(a) Con base en datos del apéndice C, estime la temperatura a la que el cambio de energía libre de la transformación de $\mathrm{I}_2(\mathrm{~s})$ en $\mathrm{I}_2(\mathrm{~g})$ es cero. ¿Qué suposiciones es necesario hacer para llegar a este estimado? (b) Busque los puntos experimentales de fusión y de ebullición del $\mathrm{I}_2$ en una fuente de referencia, como, por ejemplo, WebElements (http://www.webelements.com/). (c) ¿Cuál de los valores del inciso (b) se aproxima más al valor obtenido en el inciso (a)? ¿Cómo se explica este hecho?

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
Numerade Educator
02:42

Problem 59

El acetileno gaseoso, $\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g})$, se usa para soldar. (a) Escriba una ecuación balanceada de la combustión de acetileno gaseoso con formación de $\mathrm{CO}_2(g)$ y $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(l)$. (b) ¿Cuánto calor se produce al quemar un mol de $\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_2$ en condiciones estándar si los reactivos y los productos se llevan a 298 K? (c) ¿Cuál es la cantidad máxima de trabajo útil que puede realizar esta reacción en condiciones estándar?

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator

Problem 60

(a) ¿Cuánto calor se produce al quemar un mol de etileno $\left(\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_4\right)$ en condiciones estándar si los reactivos y los productos se llevan a $298 \mathrm{~K}$ y se forma $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(l)$ ? (b) ¿Cuál es la cantidad máxima de trabajo útil que puede realizar este sistema en condiciones estándar?

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04:54

Problem 61

Explique cualitativamente cómo cambia el $\Delta G$ de las reacciones siguientes conforme aumenta la presión parcial de $\mathrm{O}_2$ :
(a) $2 \mathrm{CO}(\mathrm{g})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})$
(b) $2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2(l) \longrightarrow 2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(l)+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g})$
(c) $2 \mathrm{KClO}_3(\mathrm{~s}) \longrightarrow 2 \mathrm{KCl}(\mathrm{s})+3 \mathrm{O}_2(\mathrm{~g})$

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
02:58

Problem 62

Indique si el $\Delta G$ aumenta, disminuye o no cambia al aumentar la presión parcial de $\mathrm{H}_2$ en las reacciones siguientes:
(a) $\mathrm{N}_2(\mathrm{~g})+3 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{NH}_3(\mathrm{~g})$
(b) $2 \mathrm{HBr}(\mathrm{g}) \longrightarrow \mathrm{H}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{Br}_2(\mathrm{~g})$
(c) $2 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6(\mathrm{~g})$

Qiao Ruan
Qiao Ruan
Numerade Educator
03:19

Problem 63

Considere la reacción $2 \mathrm{NO}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{N}_2 \mathrm{O}_4(\mathrm{~g})$. (a) Calcule $\Delta G^{\circ}$ a $298 \mathrm{~K}$ con base en datos del apéndice C. (b) Calcule $\Delta G$ a $298 \mathrm{~K}$ si las presiones parciales de $\mathrm{NO}_2$ y $\mathrm{N}_2 \mathrm{O}_4$ son de $0.40 \mathrm{~atm}$ y $1.60 \mathrm{~atm}$, respectivamente.

Qiao Ruan
Qiao Ruan
Numerade Educator

Problem 64

Considere la reacción $\mathrm{H}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{F}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{HF}(\mathrm{g})$. (a) Calcule $\Delta G^{\circ}$ a $298 \mathrm{~K}$ con base en datos del apéndice C. (b) Calcule $\Delta G$ a $298 \mathrm{~K}$ si la mezcla de reacción se compone de $8.0 \mathrm{~atm}$ de $\mathrm{H}_2, 4.5 \mathrm{~atm}$ de $\mathrm{F}_2$ y $0.36 \mathrm{~atm}$ de HF.

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09:55

Problem 65

Calcule la $K_{\text {tg }}$ de las reacciones siguientes a $298 \mathrm{~K}$ con base en datos del apéndice $\mathrm{C}$ :
(a) $\mathrm{H}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{I}_2(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons 2 \mathrm{HI}(\mathrm{g})$
(b) $\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5 \mathrm{OH}(\mathrm{g}) \rightleftharpoons \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_4(\mathrm{~g})+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})$
(c) $3 \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons \mathrm{C}_6 \mathrm{H}_6(\mathrm{~g})$

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
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12:21

Problem 66

Escriba la expresión de la constante de equilibrio y calcule el valor de la constante de equilibrio de las reacciones siguientes a $298 \mathrm{~K}$, con base en datos del apéndice C:
(a) $\mathrm{NaHCO}_3(\mathrm{~s}) \rightleftharpoons \mathrm{NaOH}(\mathrm{s})+\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})$
(b) $2 \mathrm{HBr}(\mathrm{g})+\mathrm{Cl}_2(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons 2 \mathrm{HCl}(\mathrm{g})+\mathrm{Br}_2(\mathrm{~g})$
(c) $2 \mathrm{SO}_2(g)+\mathrm{O}_2(g) \rightleftharpoons 2 \mathrm{SO}_3(g)$

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
11:45

Problem 67

Considere la descomposición del carbonato de bario:
$$
\mathrm{BaCO}_3(\mathrm{~s}) \rightleftharpoons \mathrm{BaO}(\mathrm{s})+\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})
$$

Con base en datos del apéndice $C$, calcule la presión de equilibrio de $\mathrm{CO}_2$ a (a) $298 \mathrm{~K}$ y (b) $1100 \mathrm{~K}$.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
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11:07

Problem 68

Considere la reacción siguiente:
$$
\mathrm{PbCO}_3(\mathrm{~s}) \rightleftharpoons \mathrm{PbO}(\mathrm{s})+\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})
$$

Con base en datos del apéndice $C$, calcule la presión de equilibrio de $\mathrm{CO}_2$ en el sistema a (a) $120^{\circ} \mathrm{C}$ y (b) $480^{\circ} \mathrm{C}$.

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
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04:41

Problem 69

El valor de la $K_d$ del ácido nitroso $\left(\mathrm{HNO}_2\right)$ a $25^{\circ} \mathrm{C}$ se incluye en el apéndice D. (a) Escriba la ecuación química del equilibrio que corresponde a $K_{\text {a }}$. (b) A partir del valor de $K_d$, calcule el $\Delta G^{\circ}$ para la disociación del ácido nitroso en disolución acuosa. (c) ¿Cuál es el valor del $\Delta G$ en el equilibrio? (d) ¿Cuál es el valor del $\Delta G$ cuando $\left[\mathrm{H}^{+}\right]=5.0 \times$ $10^{-2} \mathrm{M},\left[\mathrm{NO}_2{ }^{-}\right]=6.0 \times 10^{-4} \mathrm{M}$ y $\left[\mathrm{HNO}_2\right]=0.20 \mathrm{M}$ ?

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
04:13

Problem 70

$ \mathrm{El}$ valor de la $K_b$ de la metilamina $\left(\mathrm{CH}_3 \mathrm{NH}_2\right)$ a $25^{\circ} \mathrm{C}$ se incluye en el apéndice $D$. (a) Escriba la ecuación química del equilibrio que corresponde a $K_b$. (b) A partir del valor de $K_b$, calcule el $\Delta G^{\circ}$ del equilibrio del inciso (a). (c) ¿Cuál es el valor del $\Delta G$ en el equilibrio? (d) ¿Cuál es el valor del $\Delta G$ cuando $\left[\mathrm{H}^{+}\right]=1.5 \times 10^{-8} \mathrm{M},\left[\mathrm{CH}_3 \mathrm{NH}_3{ }^{+}\right]$ $\left[\mathrm{H}^{+}\right]=1.5 \times 10^{-8} \mathrm{M},\left[\mathrm{CH}_3 \mathrm{NH}_3{ }^{+}\right]=5.5 \times 10^{-4} \mathrm{M}$ y $\left[\mathrm{CH}_3 \mathrm{NH}_2\right]=0.120 \mathrm{M}$ ?

Qiao Ruan
Qiao Ruan
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01:08

Problem 71

Indique si los enunciados siguientes son verdaderos of falsos. Corrija los que sean falsos. (a) La factibilidad de producir $\mathrm{NH}_3$ a partir de $\mathrm{N}_2$ y $\mathrm{H}_2$ depende completamente del valor del $\Delta H$ del proceso $\mathrm{N}_2(g)+3 \mathrm{H}_2(g) \longrightarrow$ $2 \mathrm{NH}_3(g)$. (b) La reacción de $\mathrm{H}_2(g)$ con $\mathrm{Cl}_2(g)$ para formar $\mathrm{HCl}(g)$ es un proceso espontáneo. (c) En principio, un proceso espontáneo se puede llevar a cabo reversiblemente. (d) En general, es necesario realizar trabajo para forzar a los procesos espontáneos a llevarse a cabo. (e) Los procesos espontáneos son aquellos que son exotérmicos y dan lugar a un grado más alto de orden en el sistema.

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator

Problem 72

Suponga que se comprime un gas ideal a la mitad de su volumen original a temperatura constante a $300 \mathrm{~K}$. ¿Qué se puede afirmar acerca de (a) el cambio de energía interna del gas y (b) el cambio de entropia del gas?

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04:21

Problem 73

Con respecto a los procesos siguientes, indique si es de esperar que los signos de $\Delta S$ y $\Delta H$ sean positivos, negativos o próximos a cero. (a) Un sólido sublima. (b) Se reduce la temperatura de una muestra de $\mathrm{Co}(\mathrm{s})$ de $60^{\circ} \mathrm{C}$ a $25^{\circ} \mathrm{C}$. (c) Se evapora alcohol etilico de un vaso. (d) Una molécula diatómica se disocia en átomos. (e) Se quema un trozo de carbón vegetal con formación de $\mathrm{CO}_2(g)$ y $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})$.

Qiao Ruan
Qiao Ruan
Numerade Educator
01:49

Problem 74

La reacción $2 \mathrm{Mg}(\mathrm{s})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{MgO}(\mathrm{s})$ es espontánea en alto grado y tiene un valor negativo de $\Delta S^{\circ}$. La segunda ley de la termodinámica establece que en todo proceso espontáneo siempre hay un aumento de la entropía del universo. ¿Hay alguna incongruencia entre la reacción anterior y la segunda ley?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
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Problem 75

(a) ¿Qué es un sistema aislado? (b) Un sistema aislado sufre un cambio de estado. ¿Qué se puede afirmar acerca de los valores de $\Delta E, q$ y $w$ ? (c) Exprese en términos matemáticos la segunda ley de la termodinámica aplicada a un sistema aislado.

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03:34

Problem 76

El propanol $\left(\mathrm{C}_3 \mathrm{H}_7 \mathrm{OH}\right)$ se funde a $-126.5^{\circ} \mathrm{C}$ y hierve a $97.4^{\circ} \mathrm{C}$. Haga un bosquejo cualitativo de cómo cambia la entropia absoluta cuando el vapor de propanol a $150^{\circ} \mathrm{C}$ y $1 \mathrm{~atm}$ se enfría y forma propanol sólido $\mathrm{a}-150^{\circ} \mathrm{C}$ y $1 \mathrm{~atm}$.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
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01:20

Problem 77

El ciclopropano y el propileno son isómeros de $\mathrm{C}_3 \mathrm{H}_6$. Con base en las estructuras moleculares que se muestran, de cuál de estos isómeros es de esperar que tenga más entropia absoluta a $25^{\circ} \mathrm{C}$ ?

Qiao Ruan
Qiao Ruan
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03:02

Problem 78

Tres de las formas de carbono elemental son grafito, diamante y buckminsterfulereno. Las entropias absolutas a $298 \mathrm{~K}$ del grafito y del diamante se incluyen en el apéndice C. (a) Explique la diferencia de los valores de $S^{\circ}$ del grafito y del diamante a la luz de su estructura (Figura 11.41). (b) ¿Cómo esperaría usted que fuese el valor de $S^{\circ}$ del buckminsterfulereno (Figura 11.43) en comparación con los valores del grafito y del diamante? Explique su respuesta.

Qiao Ruan
Qiao Ruan
Numerade Educator
04:34

Problem 79

Con respecto a la mayoría de los compuestos incluídos en el apéndice $C$, el valor del $\Delta G_f^{\circ}$ es más positivo (o menos negativo) que el valor de $\Delta H_7^q$. (a) Explique esta observaciốn tomando el $\mathrm{NH}_3(\mathrm{~g})$, el $\mathrm{CCl}_4(l)$ y el $\mathrm{KNO}_3(\mathrm{~s})$ como ejemplos. (b) Una excepción a esta observación es el $\mathrm{CO}(g)$. Explique la tendencia de los valores de $\Delta H_f^b$ y $\Delta G_f$ de esta molécula.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
16:27

Problem 80

Considere las tres reacciones siguientes:
(i) $2 \mathrm{RbCl}(\mathrm{s})+3 \mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{RbClO}_3(\mathrm{~s})$
(ii) $\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g})+4 \mathrm{Cl}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{CCl}_4(\mathrm{l})+\mathrm{H}_2(\mathrm{~g})$
(iii) $\mathrm{TiCl}_4(l)+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(l) \longrightarrow \mathrm{TiO}_2(s)+4 \mathrm{HCl}(a c)$
(a) Con base en datos del apéndice C, calcule el $\Delta H^{\circ} \Delta G^{\circ}$ y $\Delta S^{\circ}$ de cada reacción a $25^{\circ} \mathrm{C}$. (b) ¿Cuál o cuáles de estas reacciones son espontáneas en condiciones estándar a $25^{\circ} \mathrm{C}$ ? (c) En cada caso, prediga cómo variará el cambio de energia libre al aumentar la temperatura.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
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12:57

Problem 81

Con base en datos del apéndice $C$ y considerando las presiones que se indican, calcule el $\Delta G$ de las siguientes reacciones:
(a)
$$
\begin{aligned}
& \mathrm{N}_2(\mathrm{~g})+3 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \longrightarrow \mathrm{atm}, \mathrm{NH}_3(\mathrm{~g}) \\
& P_{\mathrm{N}_2}=2.6 \mathrm{~atm}, \mathrm{H}_2=5.9 \mathrm{~atm}, P_{\mathrm{NH}_3}=1.2 \mathrm{~atm}
\end{aligned}
$$
(b)
$$
\begin{aligned}
& 2 \mathrm{~N}_2 \mathrm{H}_4(g)+2 \mathrm{NO}_2(g) \longrightarrow 3 \mathrm{~N}_2(g)+4 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g}) \\
& P_{\mathrm{N}_2 \mathrm{H}_4}=P_{\mathrm{NO}_2}=5.0 \times 10^{-2} \mathrm{~atm}, P_{\mathrm{N}_2}=0.5 \mathrm{~atm}, \\
& P_{\mathrm{H}_2 \mathrm{O}}=0.3 \mathrm{~atm}
\end{aligned}
$$
(c)
$$
\begin{aligned}
\mathrm{N}_2 \mathrm{H}_4(g) \longrightarrow & \mathrm{N}_2(g)+2 \mathrm{H}_2(g) \\
P_{\mathrm{N}_2 \mathrm{H}_4} & =0.5 \mathrm{~atm}, P_{\mathrm{N}_2}=1.5 \mathrm{~atm}, P_{\mathrm{H}_2}=2.5 \mathrm{~atm}
\end{aligned}
$$

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
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04:32

Problem 82

(a) Con respecto a las reacciones siguientes, prediga el signo de $\Delta H^{\circ}$ y $\Delta S^{\circ}$ y comente brevemente cómo determinan estos factores la magnitud de la $K_{e q}$. (b) Con base en sus conocimientos de química general, prediga cuál de estas reacciones tendrá una $K_{e q}>1$. (c) Indique en cada caso si la $K_{e q}$ debe aumentar o disminuir al aumentar la temperatura.
(i) $2 \mathrm{Mg}(\mathrm{s})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons 2 \mathrm{MgO}(\mathrm{s})$
(ii) $2 \mathrm{KI}(\mathrm{s}) \rightleftharpoons 2 \mathrm{~K}(\mathrm{~g})+\mathrm{I}_2(\mathrm{~g})$
(iii) $\mathrm{Na}_2(g) \rightleftharpoons 2 \mathrm{Na}(g)$
(iv) $2 \mathrm{~V}_2 \mathrm{O}_5(\mathrm{~s}) \rightleftharpoons 4 \mathrm{~V}(\mathrm{~s})+5 \mathrm{O}_2(\mathrm{~g})$

Aadit Sharma
Aadit Sharma
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Problem 83

El ácido acético se fabrica combinando metanol con monóxido de carbono, un ejemplo de reacción de carbonilación:
$$
\mathrm{CH}_3 \mathrm{OH}(\mathrm{l})+\mathrm{CO}(\mathrm{g}) \longrightarrow \mathrm{CH}_3 \mathrm{COOH}(\mathrm{l})
$$
(a) Calcule la constante de equilibrio de la reacción a $25^{\circ} \mathrm{C}$. (b) En escala industrial, esta reacción se lleva a cabo a temperaturas de más de $25^{\circ} \mathrm{C}$. ¿Provocará un incremento de la temperatura un aumento o una disminución de la fracción molar de ácido acético en el equilibrio? ¿Por qué se emplean temperaturas elevadas? (c) ¿A qué temperatura tendrá esta reacción una constante de equilibrio igual a 1 ? (Se puede suponer que $\Delta H^{\circ}$ y $\Delta S^{\circ}$ son independientes de la temperatura, y pasar por alto los cambios de fase que pudiesen ocurrir.)

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
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03:38

Problem 84

La oxidación de la glucosa $\left(\mathrm{C}_6 \mathrm{H}_{12} \mathrm{O}_6\right)$ en los tejidos corporales produce $\mathrm{CO}_2$ y $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}$. En cambio, la descomposición anaerobia, que se lleva a cabo durante la fermentación, produce etanol $\left(\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5 \mathrm{OH}\right)$ y $\mathrm{CO}_2$. (a) Con base en datos del apéndice $C$, compare las constantes de equilibrio de las reacciones siguientes:
$$
\begin{aligned}
\mathrm{C}_6 \mathrm{H}_{12} \mathrm{O}_6(\mathrm{~s})+6 \mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) & \rightleftharpoons 6 \mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})+6 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{l}) \\
\mathrm{C}_6 \mathrm{H}_{12} \mathrm{O}_6(\mathrm{~s}) & \rightleftharpoons 2 \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5 \mathrm{OH}(\mathrm{l})+2 \mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})
\end{aligned}
$$
(b) Compare el trabajo máximo que se puede obtener de estos procesos en condiciones estándar.

Aadit Sharma
Aadit Sharma
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Problem 85

La conversión del gas natural, que es principalmente metano, en productos con dos o más átomos de carbono, como etano $\left(\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6\right)$, es un proceso químico industrial muy importante. En principio, es posible convertir metano en etano e hidrógeno:
$$
2 \mathrm{CH}_4(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6(\mathrm{~g})+\mathrm{H}_2(\mathrm{~g})
$$

En la práctica, la reacción se efectúa en presencia de oxigeno:
$$
2 \mathrm{CH}_4(\mathrm{~g})+\frac{1}{2} \mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6(\mathrm{~g})+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})
$$
(a) Con base en datos del apéndice $\mathrm{C}$, calcule la $K_{\text {eq }}$ de estas reacciones a $25^{\circ} \mathrm{C}$ y a $500^{\circ} \mathrm{C}$. (b) ¿Se debe la diferencia de $\Delta G^{\circ}$ de las dos reacciones principalmente al término de entalpia $(\Delta H)$ o al término de entropia ( $-T \Delta S)$ ? (c) Explique en qué sentido son las reacciones anteriores un ejemplo de cómo impulsar una reacción no espontánea, como se explica en el recuadro de "Química y vida" de la Sección 19.7. (d) La reacción del $\mathrm{CH}_4$ con $\mathrm{O}_2$ para formar $\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6$ y $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}$ se debe llevar a cabo con cuidado para evitar una reacción que compita con ella. ¿Cuál es la reacción competidora más probable?

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01:52

Problem 86

Las células emplean la hidrólisis del trifosfato de adenosina (ATP) como fuente de energía (Figura 19.19). La conversión de ATP en ADP tiene un cambio de energia libre estándar de $-30.5 \mathrm{~kJ} / \mathrm{mol}$. Si toda la energia libre del metabolismo de la glucosa,
$$
\mathrm{C}_6 \mathrm{H}_{12} \mathrm{O}_6(\mathrm{~s})+6 \mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 6 \mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})+6 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(l)
$$
se consume en la conversión de ADP en ATP, ¿cuántos moles de ATP se producen por cada mol de glucosa?

Aadit Sharma
Aadit Sharma
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03:07

Problem 87

La concentración de ion potasio en el plasma sanguíneo es de aproximadamente $5.0 \times 10^{-3} \mathrm{M}$, en tanto que la concentración en el fluido de las células musculares es mucho mayor $(0.15 \mathrm{M})$. El plasma y el fluido intracelular están separados por la membrana celular, que supondremos permeable sólo al $\mathrm{K}^{+}$. (a) ¿Cuál es el $\Delta G$ de la transferencia de $1 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{K}^{+}$del plasma sanguíneo al fluido celular a la temperatura corporal $\left(37^{\circ} \mathrm{C}\right)$ ? (b) ¿Cuál es la cantidad mínima de trabajo que se debe realizar para transferir este $\mathrm{K}^{+}$?

Qiao Ruan
Qiao Ruan
Numerade Educator
03:13

Problem 88

La relación entre la temperatura de una reacción, su cambio de entalpía estándar y la constante de equilibrio a esa temperatura se expresa mediante la ecuación lineal que sigue:
$$
\ln K_{\text {eq }}=\frac{-\Delta H^{\circ}}{R T}+\text { constante }
$$
(a) Explique cómo se usaría esta ecuación para determinar experimentalmente el $\Delta H^{\circ}$ a partir de las constantes de equilibrio a varias temperaturas. (b) Deduzca la ecuación anterior a partir de relaciones expuestas en este capítulo. ¿A qué es igual la constante?

Supratim Pal
Supratim Pal
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Problem 89

En el recuadro de "Una perspectiva más detallada" de la Sección 19.2 vimos que el cambio de entropía de la expansión o compresión isotérmica de un gas ideal está dada por
$$
\Delta S=n R \ln \frac{V_2}{V_1} \quad \text { (gas ideal, constante } T \text { ) }
$$
donde $V_1$ y $V_2$ son los volúmenes inicial y final del gas, respectivamente. (a) Con referencia a la ecuación 19.1, ¿cuál debe ser la expresión de $q_{\mathrm{rev}}$ cuando un gas sufre una expansión o compresión isotérmica? (b) Calcule el cambio de entropía cuando $0.50 \mathrm{~mol}$ del gas se expande a temperatura constante desde un volumen inicial de $10.0 \mathrm{~L}$ a un volumen final de 75.0 L. (c) ¿Concuerda con sus expectativas el signo del cambio de entropía del inciso (b)? (d) Una muestra de $8.5 \mathrm{~mol}$ de un gas ideal se comprime isotérmicamente a un volumen final equivalente a un octavo del volumen original. Calcule el cambio de entropía.

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02:42

Problem 90

Una forma de deducir la ecuación del ejercicio 19.89 depende de la observación de que, a $T$ constante, el número de modos, $W$, de disponer $m$ partículas de gas ideal en un volumen $V$ es proporcional al volumen elevado a la potencia $m$ :
$$
W \propto V^m
$$

Con base en esta relación y en la relación de Boltzmann entre la entropia y el número de arreglos (Ecuación 19.7), deduzca la ecuación del cambio de entropia de la expansión o compresión isotérmica de $n$ moles de un gas ideal.

Aadit Sharma
Aadit Sharma
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07:47

Problem 91

Un anuncio de una revista especializada en automóviles anuncia con bombos y platillos un nuevo dispositivo que ahorra gasolina, llamado "Convertidor de Entropia". El anuncio proclama: "Instale el Convertidor de Entropia en su carburador y logrará una sorprendente mejoría en el kilometraje por litro! ¿Sabia usted que el aumento de entropia al quemar el combustible ayuda a impulsar su auto? El Convertidor de Entropía reduce automáticamente la entropia de las moléculas de gasolina que entran al carburador. Después, cuando se queman en el motor, la entropia aumenta más que nunca y le permite obtener mucha más energía al conducir su auto!" Indique si considera que este dispositivo podría funcionar. De no ser así, explique por qué.

Eric Mockensturm
Eric Mockensturm
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13:34

Problem 92

Casi todos los líquidos siguen la regla de Trouton, según la cual la entropía molar de vaporización está entre 83 y 93 $\mathrm{J} / \mathrm{mol}-\mathrm{K}$. Los puntos de ebullición normales y las entalpías de vaporización de varios liqquidos orgánicos son los siguientes:.
$$
\begin{array}{lcl}
\hline & \begin{array}{l}
\text { Punto de } \\
\text { ebullición } \\
\text { normal }\left({ }^{\circ} \mathrm{C}\right)
\end{array} & \Delta H_{\text {vap }}(\mathbf{k J} / \mathrm{mol}) \\
\hline \text { Sustancia } & 56.1 & 29.1 \\
\text { Acetona, }\left(\mathrm{CH}_3\right)_2 \mathrm{CO} & -24.8 & 21.5 \\
\text { Eter metilico, }(\mathrm{CH})_2 \mathrm{O} & 78.4 & 38.6 \\
\text { Etanol, } \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5 \mathrm{OH} & 125.6 & 34.4 \\
\text { Octano, } \mathrm{C}_8 \mathrm{H}_{18} & 115.3 & 35.1 \\
\text { Piridina, } \mathrm{C}_5 \mathrm{H}_5 \mathrm{~N} & & \\
\hline
\end{array}
$$
(a) Calcule el $\Delta S_{\text {vap }}$ de cada líquido. ¿Obedecen todos ellos la regla de Trouton? (b) Con referencia a las fuerzas intermoleculares (Sec. 11.2), ¿puede usted explicar las excepciones a la regla? (c) ¿Es de esperar que el agua obedezca la regla de Trouton? Compruebe la exactitud de su conclusión con base en datos del apéndice B. (d) El clorobenceno $\left(\mathrm{C}_6 \mathrm{H}_5 \mathrm{Cl}\right)$ hierve a $131.8^{\circ} \mathrm{C}$. Estime el $\Delta H_{\text {vap }}$ de esta sustancia con base en la regla de Trouton.

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
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03:45

Problem 93

Considere la polimerización del etileno a polietileno. $\infty$ (Sección 12.2) (a) ¿Qué predeciría usted respecto al signo del cambio de entropía durante la polimerización $\left(\Delta S_{\text {pol }}\right)$ ? Explique su razonamiento. (b) La polimerización del etileno es un proceso espontáneo a temperatura ambiente. ¿Qué se concluye acerca del cambio de entalpía durante la polimerización ( $\left.\Delta H_{\mathrm{pol}}\right)$ ? (c) Estime el valor de $\Delta H_{\text {pol }}$ por monómero de etileno agregado a partir de las entalpías de enlace promedio (Tabla 8.4). (d) El polietileno es un polímero de adición. En comparación, el $\mathrm{Ny}-$ lon 6.6 es un polímero de condensación. ¿Cómo esperaría usted que fuese el $\Delta S_{\text {pol }}$ de un polímero de condensación comparado con el de un polímero de adición? Explique su respuesta.

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
02:22

Problem 94

En cinética química la entropia de activación es el cambio de entropía del proceso en el que los reactivos forman el complejo activado. Por lo regular, la entropía de activación de los procesos bimoleculares es negativa. Explique esta observación con referencia a la figura 14.13.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
02:57

Problem 95

Los procesos siguientes se analizaron en el capítulo 18 , "Química ambiental". Estime si la entropía del sistema aumenta o disminuye durante cada proceso: (a) fotodisociación de $\mathrm{O}_2(\mathrm{~g})$; (b) formación de ozono a partir de moléculas de oxígeno y átomos de oxígeno; (c) difusión de los CFC en la estratosfera; (d) desalinización del agua por ósmosis inversa.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
15:17

Problem 96

El disulfuro de carbono $\left(\mathrm{CS}_2\right)$ es una sustancia tóxica y muy inflamable. Se dispone de los datos termodinámicos siguientes del $\mathrm{CS}_2(l)$ y del $\mathrm{CS}_2(g)$ a $298 \mathrm{~K}$ :
$$
\begin{array}{lcl}
\hline & \Delta \boldsymbol{H}_f^{\circ}(\mathbf{k J} / \mathrm{mol}) & \Delta G_f^{\circ}(\mathbf{k J} / \mathrm{mol}) \\
\hline \mathrm{CS}_2(l) & 89.7 & 65.3 \\
\mathrm{CS}_2(g) & 117.4 & 67.2 \\
\hline
\end{array}
$$
(a) Dibuje la estructura de Lewis de la molécula. Prediga el orden de enlace de los enlaces $\mathrm{C}-\mathrm{S}$. (b) Aplique el método RPENV para predecir la estructura de la molécula de $\mathrm{CS}_2$. (c) $\mathrm{El} \mathrm{CS}_2$ líquido arde en $\mathrm{O}_2$ con llama azul con formación de $\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})$ y $\mathrm{SO}_2(\mathrm{~g})$. Escriba la ecuación balanceada de esta reacción. (d) Con base en los datos de la tabla precedente y del apéndice $\mathrm{C}$, calcule el $\Delta H^{\circ}$ y el $\Delta G^{\circ}$ de la reacción del inciso (c). ¿Es exotérmica la reacción? ¿Es espontánea a $298 \mathrm{~K}$ ? (e) Calcule el $\Delta S^{\circ}$ a $298 \mathrm{~K}$ de la vaporización del $\mathrm{CS}_2(l)$ con base en los datos de la tabla anterior. ¿Es el signo del $\Delta S^{\circ}$ el que se esperaría en una vaporización? ( $f$ ) Con base en datos de la tabla anterior y su respuesta al inciso (e), estime el punto de ebullición del $\mathrm{CS}_2(l)$. ¿Espera usted que la sustancia sea un líquido, o bien un gas, a $298 \mathrm{~K}$ y $1 \mathrm{~atm}$ ?

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
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20:52

Problem 97

Los datos siguientes son una comparación de las entalpias y energías libres estándar de formación de varias sustancias iónicas cristalinas y de soluciones acuosas $1 \mathrm{~m}$ de las sustancias:
$$
\begin{array}{lcc}
\hline \text { Sustancia } & \Delta H_f^{\circ}(\mathbf{k J} / \mathrm{mol}) & \Delta G_f^{\circ}(\mathbf{k J} / \mathrm{mol}) \\
\hline \mathrm{AgNO}_3(s) & -124.4 & -33.4 \\
\mathrm{AgNO}_3(a c, 1 \mathrm{~m}) & -101.7 & -34.2 \\
\mathrm{MgSO}_4(\mathrm{~s}) & -1283.7 & -1169.6 \\
\mathrm{MgSO}_4(a c, 1 \mathrm{~m}) & -1374.8 & -1198.4 \\
\hline
\end{array}
$$
(a) Escriba la reacción de formación de $\mathrm{AgNO}_3(\mathrm{~s})$. Con base en esta reacción, ¿es de esperar que la entropía del sistema aumente, o bien disminuya, al formarse $\mathrm{AgNO}_3(\mathrm{~s})$ ? (b) Use el $\Delta H_f^{\circ}$ y el $\Delta G_f^{\circ}$ del $\mathrm{AgNO}_3(s)$ para determinar el cambio de entropía al formarse la sustancia. ¿Es su respuesta congruente con su razonamiento del inciso (a)? (c) Indique si la disolución de $\mathrm{AgNO}_3$ en agua es un proceso exotérmico o endotérmico. ¿Y la disolución de $\mathrm{MgSO}_4$ en agua? (d) Con respecto al $\mathrm{AgNO}_3$ y al $\mathrm{MgSO}_4$, use los datos para calcular el cambio de entropía al disolverse el sólido en agua. (e) Analice los resultados del inciso (d) con referencia al material que se expuso en este capítulo y en el segundo recuadro de "Una perspectiva más detallada" de la Sección 13.5.

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
Numerade Educator
20:46

Problem 98

Considere el equilibrio siguiente:
$$
\mathrm{N}_2 \mathrm{O}_4(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons 2 \mathrm{NO}_2(\mathrm{~g})
$$

En el apéndice $\mathrm{C}$ se incluyen datos termodinámicos de estos gases. Se puede suponer que $\Delta H^{\circ}$ y $\Delta S^{\circ}$ no varian con la temperatura. (a) ¿A qué temperatura contendrá una mezcla de equilibrio cantidades iguales de los dos gases? (b) ¿A qué temperatura contendrá una mezcla de equilibrio con una presión total de $1 \mathrm{~atm}$ dos veces más $\mathrm{NO}_2$ que $\mathrm{N}_2 \mathrm{O}_4$ ? (c) ¿A qué temperatura contendrá una mezcla de equilibrio con una presión total de $10 \mathrm{~atm}$ dos veces más $\mathrm{NO}_2$ que $\mathrm{N}_2 \mathrm{O}_4$ ? (d) Justifique los resultados de los incisos (b) y (c) usando el principio de Le Châtelier. $\infty$ (Sección 15.6)

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
Numerade Educator
06:14

Problem 99

La reacción
$$
\mathrm{SO}_2(\mathrm{~g})+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{~S}(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons 3 \mathrm{~S}(\mathrm{~s})+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})
$$
es la base de un método que se ha sugerido para eliminar el $\mathrm{SO}_2$ de los gases de chimenea de las centrales termoeléctricas. En el apéndice $C$ se incluye la energía libre estándar de cada sustancia. (a) ¿Cuál es la constante de equilibrio de la reacción a $298 \mathrm{~K}$ ? (b) En principio, ¿constituye esta reacción un método viable para eliminar el $\mathrm{SO}_2$ ? (c) $\mathrm{Si} P_{\mathrm{SO}_2}=P_{\mathrm{H}_2}$ y la presión de vapor de agua es de 25 torr, calcule la presión de equilibrio de $\mathrm{SO}_2$ en el sistema a 298 K. (d) ¿Es de esperar que el proceso sea más eficaz, o menos eficaz, a temperaturas más altas?

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
01:24

Problem 100

En casi todos los polimeros elastoméricos (v. gr., una liga de caucho) que se estiran, el orden de las moléculas aumenta como aquí se ilustra:
(IMAGE CANT COPY)
Suponga que estira una liga de caucho. (a) Es de esperar que la entropía del sistema aumente, o que disminuya? (b) Si se estirase la liga isotérmicamente, ¿sería necesario absorber o emitir calor para mantener una temperatura constante?

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator

Problem 101

La simulación Ley de Gibbs de la termodinámica (Gibbs Law Thermodynamics, eCapitulo 19.5) permite explorar la relación entre espontaneidad y temperatura. (a) De las cinco reacciones disponibles en la simulación, ¿cuáles son espontáneas a cualquier temperatura? (b) ¿Cuáles son no espontáneas a cualquier temperatu$\mathrm{ra}$ ? (c) ¿Es posible que una reacción con cambio de entalpia positivo y cambio de entropía negativo sea espontánea? Explique su respuesta.

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Problem 102

Con base en información de la simulación Ley de Gibbs de la termodinámica (Gibbs Law Thermodynamics, eCapitulo 19.5), determine (a) la temperatura abajo de la cual la reacción $\mathrm{N}_2 \mathrm{O}_4(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{NO}_2(\mathrm{~g})$ se lleva a cabo espontáneamente; (b) la temperatura abajo de la cual la reacción $\mathrm{CaCO}_3(\mathrm{~s}) \longrightarrow \mathrm{CaO}(\mathrm{s})+\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})$ es espontánea; (c) la temperatura arriba de la cual la reacción $\mathrm{Si}(s)+$ $2 \mathrm{Cl}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{SiCl}_4(\mathrm{l})$ se lleva a cabo espontáneamente.

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Problem 103

La simulación Entalpia de disolución (Enthalpy of Solution, eCapitulo 13.1) permite medir cambios de tempera-
tura de la combinación de diversos compuestos con agua. (a) Con base en datos de esta simulación, establezca los signos de $\Delta G^{\circ}, \Delta H^{\circ}$ y $\Delta S^{\circ}$ de la disolución de nitrato de amonio. (b) ¿Es espontánea a cualquier temperatura la disolución del nitrato de amonio? Explique su respuesta.

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Problem 104

Observe otra vez el vídeo Bolsas de aire (Air Bags, $e \mathrm{Ca}$ pitulo 19.5) y responda las preguntas siguientes. (a) ¿Cuáles son los signos de $\Delta G^{\circ}, \Delta H^{\circ}$ y $\Delta S^{\circ}$ de la descomposición de azida de sodio? (b) ¿Hay alguna temperatura a la que la descomposición de azida de sodio no sea espontánea? Explique su respuesta.

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Problem 105

Cuando se enciende un globo lleno de hidrógeno, el hidrógeno y el oxigeno reaccionan de forma explosiva para formar agua. El vídeo Formación de agua (Formation of Water, eCapitulo 19.5) afirma que "el equilibrio está muy desplazado a la derecha". (a) Explique el significado de esta aseveración en términos de productos y reactivos. (b) Explique la relación entre la magnitud de una constante de equilibrio y el signo del $\Delta G^{\circ}$.

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