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Química : la ciencia central

Theodore L. Brown

Chapter 19

Termodinámica química - all with Video Answers

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Chapter Questions

01:44

Problem 1

Dos gases diferentes se encuentran en bulbos separados, como se muestra en la figura. Considere el proceso que ocurre cuando se abre la llave de paso, suponiendo que los gases se comportan de manera ideal. $\boldsymbol{a}$ ) Dibuje el estado final (equilibrio). b) Prediga los signos de $\Delta H$ y $\Delta S$ del proceso. $c$ ) $2 \mathrm{El}$ proceso que ocurre cuando se abre la llave de paso es reversible? d) ¿Cómo afecta el proceso a la entropía del entorno? [Secciones 19.1 y 19.2]
FIGURE CANT COPY

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
04:37

Problem 2

Un tipo de limpiador para teclados de computadoras contiene 1,1-difluoroetano licuado $\left(\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_4 \mathrm{~F}_2\right)$, el cual es un gas a presión atmosférica (véase la figura). Cuando se aprieta la boquilla, el 1,1-difluoroetano se vaporiza al salir de la boquilla a una elevada presión, soplando el polvo de los objetos. $\boldsymbol{a}$ ) Con base en la experiencia, j̧la vaporización es un proceso espontáneo a temperatura ambiente? $\boldsymbol{b}$ ) Considerando que el 1,1-difluoroetano es el sistema, ¡e espera que $q_{\text {sis }}$ para el sistema sea positivo o negativo? Explique. $c$ ) Prediga si $\Delta S$ es positivo o negativo para este proceso. $\boldsymbol{d}$ ) Dadas las respuestas a los incisos a), b) y $c$ ), apiensa que la operación de este producto depende más del flujo de calor o más del cambio de entropía?
FIGURE CANT COPY

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
04:03

Problem 3

a) ¡Cuáles son los signos de $\Delta S$ y $\Delta H$ para el proceso que se ilustra? b) ¿Cómo podría afectar la temperatura al signo de $\Delta G$ ? c) Si la energía puede fluir hacia adentro $y$ hacia fuera del sistema para mantener una temperatura constante durante el proceso, ¿qué podría decirse sobre el cambio de entropía del entorno como resultado de este proceso? [Secciones 19.2 y 19.5]
FIGURE CANT COPY

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
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03:51

Problem 3

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

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
03:42

Problem 4

Prediga el signo del $\Delta S$ que acompaña a esta reacción. Explique su respuesta. [Sección 19.3]
FIGURE CANT COPY

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
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03:25

Problem 5

El siguiente diagrama muestra cómo varía la entropía respecto a la temperatura para una sustancia gaseosa, correspondiente a la temperatura más elevada del diagrama. $a$ ) ¿Qué proceso corresponde al aumento de entropia a lo largo de las líneas verticales rotuladas 1 y 2 ? $\boldsymbol{b}$ ) ¿Por qué el cambio de entropia para 2 es mayor que para 1? [Sección 19.3]
DIAGRAM CANT COPY

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
03:03

Problem 6

Los isómeros son moléculas que tienen la misma fórmula química, pero los arreglos de los átomos que las constituyen son diferentes, como se muestra aquí en el caso de dos isómeros del pentano, $\left.\mathrm{C}_5 \mathrm{H}_{12} \cdot \boldsymbol{a}\right)$ ¡Se espera una diferencia significativa en la entalpía de combustión de los dos isómeros? Explique. $\boldsymbol{b}$ ) ¿En cuál isómero se espera encontrar la entropía molar estándar más alta? Explique. [Sección 19.4]
FIGURE CANT COPY

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
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01:17

Problem 7

El siguiente diagrama muestra cómo cambian $\Delta H$ (línea roja) y TDS (línea azul) con la temperatura para una reacción hipotética. a) ¡̧Cuál es el significado del punto a $300 \mathrm{~K}$, donde $\Delta H$ y $T \Delta S$ son iguales? b) ¿En qué intervalo de temperatura la reacción es espontánea? [Sección 19.6]
DIAGRAM CANT COPY

Aadit Sharma
Aadit Sharma
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02:33

Problem 8

El diagrama adjunto muestra cómo $\Delta G$, para una reacción hipotética, cambia con la temperatura. $a$ ) ¡¿A qué temperatura el sistema está en equilibrio? $\boldsymbol{b}$ ) ¿ॄ En qué intervalo de temperatura la reacción es espontánea? $c$ ) ¿eEl $\Delta H$ es positivo o negativo? $d$ ) El $\Delta S$ es positivo o negativo? [Secciones 19.5 y 19.6]
DIAGRAM CANT COPY

Qiao Ruan
Qiao Ruan
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05:32

Problem 9

Considere una reacción $\mathrm{A}_2(g)+\mathrm{B}_2(g) \rightleftharpoons 2 \mathrm{AB}(g)$, con los átomos de $\mathrm{A}$ en rojo y los átomos de $\mathrm{B}$ mostrados en azul. a) Si $K_{\mathrm{c}}=1$, j̧cuál recuadro representa al sistema en equilibrio? $b$ ¿Cuál es el signo de $\Delta G$ en cualquier proceso donde el contenido de un recipiente de reacción se desplaza hacia el equilibrio? $c$ ) Clasifique los recuadros en orden de magnitud de $\Delta G$ creciente para la reacción. [Secciones 19.5 y 19.7]
FIGURE CANT COPY

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
01:53

Problem 10

El siguiente diagrama muestra cómo cambia la energía libre, $G$, durante una reacción hipotética $\mathrm{A}(\mathrm{g})+\mathrm{B}(\mathrm{g}) \longrightarrow \mathrm{C}(\mathrm{g})$. Del lado izquierdo hay reactivos puros, cada uno a $1 \mathrm{~atm}$, $\mathrm{del}$ lado derecho se encuentra el producto puro, también a $1 \mathrm{~atm}$. a) ¿¿Cuál es el significado del mínimo en la gráfica? b) ¿¿Qué representa la cantidad $x$, mostrada del lado derecho del diagrama? [Sección 19.7]
DIAGRAM CANT COPY

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
05:25

Problem 11

¿Cuáles de los siguientes procesos son espontáneos y cuáles no: $\boldsymbol{a}$ ) la maduración de un plátano, b) la disolución de azúcar en una taza de café caliente, $c$ ) la reacción de átomos de nitrógeno para formar moléculas de $\mathrm{N}_2$ a $25^{\circ} \mathrm{C}$ y $1 \mathrm{~atm}, d$ ) un relámpago, $e$ ) formación 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 1 atm de presion?

Dominique Jan Tan
Dominique Jan Tan
Numerade Educator
02:43

Problem 12

¿Cuáles de los siguientes procesos son espontáneos: a) la fusión de cubos de hielo a $10^{\circ} \mathrm{C}$ y $1 \mathrm{~atm}$ de presión; $\boldsymbol{b}$ ) la separación de una mezcla de $\mathrm{N}_2$ y $\mathrm{O}_2$ en dos muestras distintas, una que sea $\mathrm{N}_2$ puro y la otra $\mathrm{O}_2$ puro; $c$ ) la alineación de limaduras de hierro en un campo magnético; $d$ ) la reacción de gas hidrógeno con gas oxígeno para formar vapor de agua; e) la disolución de $\mathrm{HCl}(g)$ en agua para formar ácido clorhídrico concentrado?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
04:13

Problem 13

a) Mencione dos ejemplos de procesos endotérmicos que sean espontáneos. b) Dé un ejemplo de un proceso que sea espontáneo a una temperatura, pero no espontáneo a una temperatura diferente.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
02:40

Problem 14

El hidrato cristalino $\mathrm{Cd}\left(\mathrm{NO}_3\right)_2 \cdot 4 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{s})$ pierde agua cuando se coloca en un recipiente seco, grande y cerrado:
$$
\mathrm{Cd}\left(\mathrm{NO}_3\right)_2 \cdot 4 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{s}) \longrightarrow \mathrm{Cd}\left(\mathrm{NO}_3\right)_2(\mathrm{~s})+4 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})
$$
Este proceso es espontáneo y $\Delta H$ es positivo. ¿Este proceso es una excepción a la generalización de Bertholet de que todos los cambios espontáneos son exotérmicos? Explique su respuesta.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
01:15

Problem 15

Considere la evaporación de agua líquida para formar vapor a $1 \mathrm{~atm}$ de presión. $\boldsymbol{a}$ ) ¿Este proceso es endotérmico o exotérmico? b) ¿ॄEn qué intervalo de temperatura el proceso es espontáneo? c) ¿En qué intervalo de temperatura es un proceso no espontáneo? $d$ ) ¿¿A qué temperatura las dos fases están en equilibrio?

David Collins
David Collins
Numerade Educator
01:20

Problem 16

El punto de congelación normal del $n$-octano $\left(\mathrm{C}_8 \mathrm{H}_{18}\right)$ es $-57^{\circ} \mathrm{C}$. a) ¿El congelamiento del $n$-octano es un proceso endotérmico o exotérmico? b) ¿En qué intervalo de temperatura la congelación del $n$-octano es un proceso espontáneo? $c$ ) ¿En qué intervalo de temperatura es un proceso no espontáneo? $\boldsymbol{d}$ ) ¿Hay alguna temperatura a la cual el $n$-octano líquido y el n-octano sólido estén en equilibrio? Explique.

Qiao Ruan
Qiao Ruan
Numerade Educator
03:50

Problem 17

a) ¿Qué hay de especial en un proceso reversible? b) Suponga que un proceso reversible se revierte, y se lleva al sistema a su estado original. ¿Qué diría sobre el entorno después de que el proceso se revierte? $c$ ) ¿En qué circunstancias la evaporación del agua para generar vapor es un proceso reversible? $d$ ) ¿Alguno de los procesos que ocurren en el mundo que nos rodea es reversible de forma natural? Explique su respuesta.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
01:49

Problem 18

a) ¡Qué significa que un proceso sea irreversible? $b$ ) Después de un proceso irreversible, el sistema se lleva a su estado original. ¿Qué diría sobre el estado del entorno después de que el sistema ha retornado a su estado original? c) ¿En qué condiciones la condensación de un líquido es un proceso irreversible?

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
07:32

Problem 19

Considere un proceso en el que un gas ideal cambia del estado 1 al estado 2 de tal forma que su temperatura cambia de 300 a $200 \mathrm{~K}$. a) Describa cómo podría realizarse este cambio mientras se mantiene constante el volumen del gas. b) Describa cómo podría realizarse este cambio manteniendo constante la presión del gas. c) ¿El cambio $\Delta E$ depende de la trayectoria particular que se tome para realizar este cambio de estado? Explique su respuesta.

Glyniss A
Glyniss A
Numerade Educator
05:23

Problem 20

Un sistema pasa del estado 1 al 2 y luego regresa al 1.a) ¡Cuál es la relación entre el valor de $\Delta E$ para ir del estado 1 al 2 con el que se requiere para ir del estado 2 de regreso al estado 1 ? $b$ ) Sin más información, epodría concluir algo sobre la cantidad de calor transferido al sistema cuando va del estado 1 al 2 comparado con el que se requiere para ir del estado 2 de regreso al estado 1? c) Suponga que los cambios de estado son procesos reversibles. ¿Puede concluir algo acerca del trabajo efectuado por el sistema cuando pasa del estado 1 al estado 2 comparado con el realizado al pasar del estado 2 de regreso al estado 1 ?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
02:28

Problem 21

Considere un sistema que consiste en un cubo de hielo. a) ¿En qué condiciones el cubo de hielo puede fundirse reversiblemente? $\boldsymbol{b})$ Si el cubo de hielo se funde de forma reversible, es cero para el proceso? Explique.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
03:05

Problem 22

Considere qué ocurre cuando se detona una muestra del explosivo TNT (sección 8.8, "La química en acción: Explosivos y Alfred Nobel"), a presión atmosférica. $\boldsymbol{a}$ ) ¿La detonación es un proceso espontáneo? $b$ ) ¿Cuál es el signo de $q$ para este proceso? $c$ ) ¿PPuede determinar si en este proceso, $w$ es positivo, negativo o cero? Explique. d) ¡Podría determinar el signo de $\Delta E$ para el proceso? Explique su respuesta.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
01:17

Problem 23

a)_¡ Cómo se calcula el $\Delta S$ de un proceso isotérmico? b) ¡El $\Delta S$ de un proceso depende de la trayectoria tomada del estado inicial al estado final del sistema? Explique.

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
03:19

Problem 23

Suponga que evaporamos un mol de agua líquida a $25^{\circ} \mathrm{C}$ y otro mol de agua a $100^{\circ} \mathrm{C}$. a) Suponiendo que la entalpía de vaporización del agua no cambia demasiado entre 25 y $100^{\circ} \mathrm{C}$, ¿¿qué proceso implica el mayor cambio de entropía? $b$ ) ¿El cambio de entropía de cualquiera de los procesos depende de si se realizan de forma reversible o no? Explique su respuesta.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
03:19

Problem 25

El punto de ebullición normal de $\mathrm{Br}_2(l)$ es $58.8^{\circ} \mathrm{C}$ y su entalpía molar de vaporización es $\Delta H_{\text {vap }}=29.6 \mathrm{~kJ} / \mathrm{mol}$. $a$ ) Cuando el $\mathrm{Br}_2(l)$ hierve en su punto normal de ebullición, ¡jsu entropia aumenta o disminuye? $\boldsymbol{b})$ Calcule el valor de $\Delta S$ cuando se evapora un mol de $\mathrm{Br}_2(l)$ a $58.8^{\circ} \mathrm{C}$.

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
02:42

Problem 26

El galio elemental (Ga) se congela a $29.8^{\circ} \mathrm{C}$, y su entalpía molar de fusión es $\Delta H_{\text {fus }}=5.59 \mathrm{~kJ} / \mathrm{mol}$. ) Cuando el galio fundido se solidifica a $\mathrm{Ga}(s)$ en su punto de fusión normal, jeel $\Delta S$ es positivo o negativo? $b$ ) Calcule el valor de $\Delta S$ cuando se solidifican $60.0 \mathrm{~g}$ de $\mathrm{Ga}(l)$ a $29.8^{\circ} \mathrm{C}$.

Qiao Ruan
Qiao Ruan
Numerade Educator
01:57

Problem 27

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

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
04:10

Problem 28

a) Exprese la segunda ley de la termodinámica como una ecuación matemática. b) En un proceso espontáneo en particular, la entropía del sistema disminuye. ¡Qué concluye sobre el signo y la magnitud de $\Delta S_{\text {entorno }}$ ? ) Durante cierto proceso reversible, el entorno experimenta un cambio de entropía, $\Delta S_{\text {entorno }}=-78 \mathrm{~J} / \mathrm{K}$. ¡Cuál es el cambio de entropía del sistema para este proceso?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
03:42

Problem 29

a) ¿Qué signo espera para $\Delta S$ cuando el volumen de 0.200 moles de un gas ideal a $27^{\circ} \mathrm{C}$ aumenta isotérmicamente desde un volumen inicial de $10.0 \mathrm{~L}$ ? $b$ ) Si el volumen final es $18.5 \mathrm{~L}$, calcule el cambio de entropía para el proceso. c) ¿Necesita especificar la temperatura para calcular el cambio de entropia? Explique.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
04:24

Problem 30

a) ¿Qué signo espera para $\Delta S$ cuando la presión de 0.600 moles de un gas ideal a $350 \mathrm{~K}$ aumenta isotérmicamente desde una presión inicial de $0.750 \mathrm{~atm}$ ? $b$ ) Si la presión final del gas es $1.20 \mathrm{~atm}$, calcule el cambio de entropía para el proceso. c) ¿Necesita especificar la temperatura para calcular el cambio de entropía? Explique.

Qiao Ruan
Qiao Ruan
Numerade Educator
03:46

Problem 31

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

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
01:55

Problem 32

a) ¿̧Cuál es la diferencia entre un estado y un microestado de un sistema? $\boldsymbol{b}$ ) Conforme un sistema va del estado $A$ al estado B, su entropía disminuye. ¡Qué puede decirse sobre el número de microestados correspondientes a cada estado? c) En un proceso espontáneo particular, disminuye el número de microestados disponibles al sistema. ¿Qué concluye sobre el signo de $\Delta \mathrm{S}_{\text {entorno? }}$ ?

Qiao Ruan
Qiao Ruan
Numerade Educator
04:23

Problem 33

¿Cómo afectaría cada uno de los siguientes cambios al número de microestados disponibles para un sistema: $\boldsymbol{a}$ ) un aumento de temperatura, $\boldsymbol{b}$ ) una disminución de volumen, $\boldsymbol{c}$ ) un cambio de estado de líquido a gas?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
04:15

Problem 34

a) Utilizando el calor de vaporización del apéndice $B$, calcule el cambio de entropía de vaporización del agua a $25^{\circ} \mathrm{C}$ y a $100^{\circ} \mathrm{C}$. b) De acuerdo con sus conocimientos sobre microestados y la estructura del agua líquida, explique la diferencia en estos dos valores.

Qiao Ruan
Qiao Ruan
Numerade Educator
08:29

Problem 35

a) ¿Qué espera sobre el signo de $\Delta S$ en una reacción química en la que dos moles de reactivos gaseosos se convierten en tres moles de productos gaseosos? $\boldsymbol{b}$ ) ¿En cuáles de los procesos del ejercicio 19.11 aumenta la entropía del sistema?

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
Numerade Educator
03:21

Problem 36

a) En una reacción química se combinan dos gases para formar un sólido. ¿Qué espera del signo de $\Delta S$ ? $\boldsymbol{b}$ ) ¿Cómo cambia la entropía del sistema en los procesos descritos en el ejercicio 19.12?

Qiao Ruan
Qiao Ruan
Numerade Educator
01:01

Problem 37

¿Cómo cambia la entropía del sistema cuando $a$ ) un sólido se funde, $\boldsymbol{b}$ ) un gas se licua, $\boldsymbol{c}$ ) un sólido se sublima?

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
04:02

Problem 38

¿Cómo cambia la entropía del sistema cuando a) la temperatura del sistema aumenta, $\boldsymbol{b}$ ) el volumen de un gas aumenta, c) se mezclan volúmenes iguales de etanol y agua para formar una disolución?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
05:19

Problem 40

a) Se informa que la entropía de un cierto sistema es cero. ¿Qué se infiere sobre el sistema y la temperatura? b) La energia de un gas aumenta al calentarlo. Empleando $\mathrm{CO}_2$ como ejemplo, ilustre las diferentes maneras en que puede distribuirse la energía adicional entre las moléculas del gas. c) El $\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})$ y el $\mathrm{Ar}(\mathrm{g})$ tienen casi la misma masa molar. A una temperatura dada, ¡endrán el mismo número de microestados? Explique.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
03:12

Problem 41

Para cada uno de los siguientes pares, elija la sustancia con la entropía más alta por mol a una temperatura dada: $a) \operatorname{Ar}(l)$ o $\mathrm{Ar}(\mathrm{g}), \boldsymbol{b}) \mathrm{He}(\mathrm{g})$ a $3 \mathrm{~atm}$ de presión o $\mathrm{He}(\mathrm{g})$ a $1.5 \mathrm{~atm}$ de presión, $c) 1 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{Ne}(g)$ en $15.0 \mathrm{~L}$ o $1 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{Ne}(\mathrm{g})$ en $1.50 \mathrm{~L}$, d) $\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g}) \circ \mathrm{CO}_2(\mathrm{~s})$.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
02:15

Problem 42

Para cada uno de los siguientes pares, indique qué sustancia posee la entropia estándar más alta: $a$ ) 1 mol de $\mathrm{P}_4(\mathrm{~g})$ a $300^{\circ} \mathrm{C}$, $0.01 \mathrm{~atm}$, o $1 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{As}_4(g)$ a $\left.300^{\circ} \mathrm{C}, 0.01 \mathrm{~atm} ; \boldsymbol{b}\right) 1 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})$ a $100^{\circ} \mathrm{C}, 1 \mathrm{~atm}$, $1 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{l})$ a $100^{\circ} \mathrm{C}, 1 \mathrm{~atm}$; c) 0.5 moles de $\mathrm{N}_2(\mathrm{~g})$ a $298 \mathrm{~K}, 20 \mathrm{~L}$ de volumen o 0.5 moles de $\mathrm{CH}_4(\mathrm{~g})$ a $298 \mathrm{~K}, 20 \mathrm{~L}$ de volumen; $d$ ) $100 \mathrm{~g}$ de $\mathrm{Na}_2 \mathrm{SO}_4(\mathrm{~s})$ a $30^{\circ} \mathrm{C}$ o $100 \mathrm{~g}$ de $\mathrm{Na}_2 \mathrm{SO}_4(\mathrm{ac})$ a $30^{\circ} \mathrm{C}$.

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
03:30

Problem 43

Prediga el signo del cambio de entropía del sistema para cada una de las siguientes reacciones:
a) $\mathrm{N}_2(\mathrm{~g})+3 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{NH}_3(\mathrm{~g})$
b) $\mathrm{CaCO}_3(\mathrm{~s}) \longrightarrow \mathrm{CaO}(\mathrm{s})+\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})$
c) $3 \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{C}_6 \mathrm{H}_6(\mathrm{~g})$
d) $\mathrm{Al}_2 \mathrm{O}_3(\mathrm{~s})+3 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{Al}(\mathrm{s})+3 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})$

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
04:59

Problem 44

Prediga el signo de $\Delta S_{\text {sis }}$ para cada uno de los siguientes procesos. $a$ ) $\mathrm{El}$ oro fundido se solidifica. b) $\mathrm{El} \mathrm{Cl}_2$ gaseoso se disocia en la estratósfera para formar átomos de $\mathrm{Cl}$ gaseoso. c) $\mathrm{El} \mathrm{CO}$ gaseoso reacciona con $\mathrm{H}_2$ gaseoso para formar metanol líquido, $\mathrm{CH}_3 \mathrm{OH}$. d) $\mathrm{El}$ fosfato de calcio precipita después de mezclar $\mathrm{Ca}\left(\mathrm{NO}_3\right)_2(a c)$ y $\left(\mathrm{NH}_4\right)_3 \mathrm{PO}_4(a c)$.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
00:49

Problem 45

a) Utilizando la figura 19.14 como modelo, esquematice cómo cambia la entropía del agua conforme se calienta de -50 a $110^{\circ} \mathrm{C}$ al nivel del mar. Indique las temperaturas a las que hay aumentos verticales en la entropía. b) ¿Qué proceso tiene el cambio de entropía más alto: la fusión del hielo o la ebullición del agua? Explique.

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
03:34

Problem 46

El propanol $\left(\mathrm{C}_3 \mathrm{H}_7 \mathrm{OH}\right)$ funde a $-126.5^{\circ} \mathrm{C}$ y hierve a $97.4^{\circ} \mathrm{C}$. Realice un esquema cualitativo sobre cómo cambia la entropía cuando el vapor de propanol a $150{ }^{\circ} \mathrm{C}$ y $1 \mathrm{~atm}$ se enfría para formar propanol sólido a $-150^{\circ} \mathrm{C}$ y $1 \mathrm{~atm}$.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
00:56

Problem 47

En cada uno de los siguientes pares, ¡qué compuesto esperaría que tuviera la entropía molar estándar más elevada: a) $\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g})$ o $\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6(\mathrm{~g})$, b $) \mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})$ o $\mathrm{CO}(\mathrm{g})$ ? Explique.

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
01:20

Problem 48

Los isómeros (véase el ejercicio 19.6) ciclopropano y propileno tienen la fórmula $\mathrm{C}_3 \mathrm{H}_6$. De acuerdo con las estructuras moleculares que se muestran, ¡cuál de estos isómeros esperaría que tuviera la entropia molar estándar más elevada a $25^{\circ} \mathrm{C}$ ?
FIGURE CANT COPY

Qiao Ruan
Qiao Ruan
Numerade Educator
04:54

Problem 49

Utilice el apéndice C para comparar las entropias estándar a $25^{\circ} \mathrm{C}$ para los siguientes pares de sustancias: $\left.\boldsymbol{a}\right) \mathrm{Sc}(\mathrm{s})$ y $\mathrm{Sc}(\mathrm{g})$, b) $\mathrm{NH}_3(g)$ y $\left.\mathrm{NH}_3(a c), c\right) 1$ mol de $\mathrm{P}_4(g)$ y 2 moles de $\mathrm{P}_2(g)$, d) $\mathrm{C}$ (grafito) y $\mathrm{C}$ (diamante). En cada caso, explique la diferencia en los valores de la entropía.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
04:18

Problem 50

Utilice el apéndice C para comparar las entropías estándar a $25{ }^{\circ} \mathrm{C}$ para los siguientes pares de sustancias: $a$ ) $\mathrm{CuO}(s)$ y $\left.\mathrm{Cu}_2 \mathrm{O}(\mathrm{s}), b\right) 1$ mol de $\mathrm{N}_2 \mathrm{O}_4(g)$ y 2 moles de $\left.\mathrm{NO}_2(g), c\right) \mathrm{SiO}_2(s)$ y $\left.\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g}), d\right) \mathrm{CO}(\mathrm{g})$ y $\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})$. Para cada par, explique la diferencia en los valores de la entropía.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
02:04

Problem 51

Las entropías estándar a $298 \mathrm{~K}$ para ciertos elementos del grupo $4 \mathrm{~A}$ son como sigue: $\mathrm{C}(\mathrm{s}$, diamante $)=2.43 \mathrm{~J} / \mathrm{mol}-\mathrm{K}$, $\mathrm{Si}(\mathrm{s})=18.81 \mathrm{~J} / \mathrm{mol}-\mathrm{K}, \mathrm{Ge}(s)=31.09 \mathrm{~J} / \mathrm{mol}-\mathrm{K}$ y $\mathrm{Sn}(s)=$ $51.18 \mathrm{~J} / \mathrm{mol}-\mathrm{K}$. Todos menos el $\mathrm{Sn}$ tienen la estructura del diamante. ¿Cómo explica la tendencia en los valores de $S^{\circ}$ ?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
03:02

Problem 52

Tres de las formas del carbono elemental son el grafito, el diamante y el buckminsterfullereno. Las entropias a $298 \mathrm{~K}$ para el grafito y el diamante se presentan en el apéndice C. a) Explique la diferencia en los valores de $S^{\circ}$ del grafito y el diamante de acuerdo con sus estructuras (figura 12.30). b) ¡Qué esperaría para el valor de $S^{\circ}$ del buckminsterfullereno (figura 12.47) con respecto a los valores del grafito y el diamante? Explique.

Qiao Ruan
Qiao Ruan
Numerade Educator
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Problem 53

Utilizando los valores de $S^{\circ}$ del apéndice $C$, calcule los valores de $\Delta S^{\circ}$ para las siguientes reacciones. En cada caso, explique 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
05:27

Problem 54

Calcule los valores de $\Delta 5^{\circ}$ para las siguientes reacciones utilizando los valores tabulados de $S^{\circ}$ del apéndice C. En cada caso, explique el signo de $\Delta S^{\circ}$.
a) $\mathrm{HNO}_3(\mathrm{~g})+\mathrm{NH}_3(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{NH}_4 \mathrm{NO}_3(\mathrm{~s})$
b) $2 \mathrm{Fe}_2 \mathrm{O}_3(\mathrm{~s}) \longrightarrow 4 \mathrm{Fe}(\mathrm{s})+3 \mathrm{O}_2(\mathrm{~g})$
c) $\mathrm{CaCO}_3($ s, calcita $)+2 \mathrm{HCl}(\mathrm{g}) \longrightarrow$
$$
\mathrm{CaCl}_2(\mathrm{~s})+\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{l})
$$
d) $3 \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{C}_6 \mathrm{H}_6(l)+6 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g})$

Qiao Ruan
Qiao Ruan
Numerade Educator
03:07

Problem 55

a) Para un proceso que ocurre a temperatura constante, exprese el cambio en la energía libre de Gibbs en términos de los cambios de entalpia y entropía del sistema. b) Para un cierto proceso que ocurre a $T$ y $P$ constantes, el valor de $\Delta G$ es positivo. ¿A qué conclusión llega? c) ¿Cuál es la relación entre $\Delta \mathrm{G}$ de un proceso y la velocidad de este?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
03:18

Problem 56

a) ¡Cuál es el significado del cambio de energía libre estándar, $\Delta G^{\circ}$, comparado con $\Delta G$ ? b) Para cualquier proceso que ocurre a temperatura y presión constantes, ęcuál es el significado de $\Delta G=0$ ? c) Para cierto proceso, $\Delta G$ es grande y negativo. ¿Esto significa que el proceso necesariamente ocurre de forma rápida?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
02:13

Problem 57

Para cierta reacción química, $\Delta H^{\circ}=-35.4 \mathrm{~kJ}$ y $\Delta S^{\circ}=$ $-85.5 \mathrm{~J} /$ K. a) ¿La reacción es exotérmica o endotérmica? b) ¿La reacción da lugar a un aumento o a una disminución en la aleatoriedad o el desorden del sistema? $c$ ) Calcule $\Delta G^{\circ}$ para la reacción a 298 K. d) ¿La reacción es espontánea a 298 K en condiciones estándar?

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
02:10

Problem 58

Para cierta reacción química, $\Delta H^{\circ}=+23.7 \mathrm{~kJ} \mathrm{y} \Delta S^{\circ}=$ $+52.4 \mathrm{~J} /$ K. a) ¿La reacción es exotérmica o endotérmica? b) ¿La reacción da lugar a un aumento o a una disminución en la aleatoriedad o el desorden del sistema? c) Calcule $\Delta G^{\circ}$ para la reacción a $298 \mathrm{~K}$. d) ¿La reacción es espontánea a 298 K en condiciones estándar?

Qiao Ruan
Qiao Ruan
Numerade Educator
11:42

Problem 59

Utilizando los datos del apéndice $\mathrm{C}$, calcule $\Delta H^{\circ}, \Delta S^{\circ}$ y $\Delta G^{\circ}$ a $298 \mathrm{~K}$ para cada una de las siguientes reacciones. En cada caso, demuestre que $\Delta G^{\circ}=\Delta H^{\circ}-T \Delta S^{\circ}$.
a) $\mathrm{H}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{F}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{HF}(\mathrm{g})$
b) $\mathrm{C}(\mathrm{s}$, 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
05:51

Problem 60

Utilice los datos del apéndice C para calcular $\Delta H^{\circ}, \Delta S^{\circ}$ y $\Delta G^{\circ}$ a $25^{\circ} \mathrm{C}$ para cada una de las siguientes reacciones. En cada caso, demuestre que $\Delta G^{\circ}=\Delta H^{\circ}-T \Delta S^{\circ}$.
a) $2 \mathrm{Cr}(\mathrm{s})+3 \mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{CrO}_3(\mathrm{~s})$
b) $\mathrm{BaCO}_3(\mathrm{~s}) \longrightarrow \mathrm{BaO}(\mathrm{s})+\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})$
c) $2 \mathrm{P}(\mathrm{s})+10 \mathrm{HF}(\mathrm{g}) \longrightarrow 2 \mathrm{PF}_5(\mathrm{~g})+5 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g})$
d) $\mathrm{K}(\mathrm{s})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{KO}_2(\mathrm{~s})$

Lori Mccoy
Lori Mccoy
Numerade Educator
04:04

Problem 61

Utilice los datos del apéndice C para calcular $\Delta G^{\circ}$ de las siguientes reacciones. Indique si cada reacción es espontánea a $298 \mathrm{~K}$ en condiciones estándar.
a) $2 \mathrm{SO}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{SO}_3(\mathrm{~g})$
b) $\mathrm{NO}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{N}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g}) \longrightarrow 3 \mathrm{NO}(\mathrm{g})$
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) $\mathrm{SO}_2(\mathrm{~g})+2 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{S}(\mathrm{s})+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})$

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
10:38

Problem 63

Utilizando los datos del apéndice $C$, calcule el cambio de energía libre de Gibbs de cada una de las siguientes reacciones. En cada caso, indique si la reacción es espontánea a $298 \mathrm{~K}$ en condiciones estándar.
a) $2 \mathrm{Ag}(\mathrm{s})+\mathrm{Cl}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{AgCl}(\mathrm{s})$
b) $\mathrm{P}_4 \mathrm{O}_6(\mathrm{~s})+12 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 4 \mathrm{PH}_3(\mathrm{~g})+6 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})$
c) $\mathrm{CH}_4(\mathrm{~g})+4 \mathrm{~F}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{CF}_4(\mathrm{~g})+4 \mathrm{HF}(\mathrm{g})$
d) $2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2(l) \longrightarrow 2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(l)+\mathrm{O}_2(g)$

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
04:40

Problem 64

El dióxido de azufre reacciona con óxido de estroncio como sigue:
$$
\mathrm{SO}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{SrO}(\mathrm{s}) \longrightarrow \mathrm{SrSO}_3(\mathrm{~s})
$$
a) Sin utilizar datos termodinámicos, prediga si $\Delta G^{\circ}$ para esta reacción es más o menos negativo que $\Delta H^{\circ}$. b) Si solo tuviera información sobre la entalpía estándar para esta reacción, ¿cómo estimaría el valor de $\Delta G^{\circ}$ a $298 \mathrm{~K}$, utilizando datos del apéndice $\mathrm{C}$ correspondientes a otras sustancias?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
03:29

Problem 65

El octano $\left(\mathrm{C}_8 \mathrm{H}_{18}\right)$, un hidrocarburo líquido a temperatura ambiente, es el principal constituyente de la gasolina. $\boldsymbol{a}$ ) Escriba una ecuación balanceada para la combustión de $\mathrm{C}_8 \mathrm{H}_{18}(l)$ para formar $\mathrm{CO}_2(g)$ y $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(l)$. b $)$ Sin utilizar datos termodinámicos, prediga si $\Delta G^{\circ}$ para esta reacción es más negativo o menos negativo que $\Delta H^{\circ}$.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
05:59

Problem 65

Clasifique cada una de las siguientes reacciones según los cuatro posibles tipos resumidos en la tabla 19.3:
a) $\mathrm{N}_2(\mathrm{~g})+3 \mathrm{~F}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{NF}_3(\mathrm{~g})$
$$
\Delta H^{\circ}=-249 \mathrm{~kJ} ; \Delta S^{\circ}=-278 \mathrm{~J} / \mathrm{K}
$$
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) $\mathrm{N}_2 \mathrm{~F}_4(g) \longrightarrow 2 \mathrm{NF}_2(g)$
$$
\Delta H^{\circ}=85 \mathrm{~kJ} ; \Delta 5^{\circ}=198 \mathrm{~J} / \mathrm{K}
$$

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
06:45

Problem 65

La regla de Trouton establece que para muchos liquidos en sus puntos de ebullición normales, la entropía molar estándar de vaporización es de aproximadamente $88 \mathrm{~J} / \mathrm{mol}-\mathrm{K} . \boldsymbol{a}$ ) Estime el punto de ebullición normal del bromo, $\mathrm{Br}_2$, determinando $\Delta H_{\text {vap }}$ para el $\mathrm{Br}_2$ a partir de los datos del apéndice $\mathrm{C}$. Suponga que el $\Delta H_{\text {vap }}^{\text {vap }}$ permanece constante con la temperatura y que cumple la regla de Trouton. $b$ ) Busque el punto de ebullición normal del $\mathrm{Br}_2$ en un manual de quimica o en el sitio WebElements (www.webelements.com).

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator

Problem 66

A partir de los valores dados para $\Delta H^{\circ}$ y $\Delta S^{\circ}$, calcule $\Delta G^{\circ}$ para cada una de las siguientes reacciones a $298 \mathrm{~K}$. Si la reacción no es espontánea en condiciones estándar a $298 \mathrm{~K}$, đ̨a qué temperatura (si acaso) la reacción sería espontánea?
a) $2 \mathrm{PbS}(\mathrm{s})+3 \mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{PbO}(\mathrm{s})+2 \mathrm{SO}_2(\mathrm{~g})$
$$
\Delta H^{\circ}=-844 \mathrm{~kJ} ; \Delta S^{\circ}=-165 \mathrm{~J} / \mathrm{K}
$$
b)
$$
\begin{aligned}
& 2 \mathrm{POCl}_3(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{PCl}_3(\mathrm{~g})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \\
& \Delta H^{\circ}=572 \mathrm{~kJ} ; \Delta S^{\circ}=179 \mathrm{~J} / \mathrm{K}
\end{aligned}
$$
19.67 Una reacción en particular es espontánea a $390 \mathrm{~K}$. El cambio de entalpía para la reacción es $+23.7 \mathrm{~kJ}$. ¿Qué concluye sobre el signo y la magnitud de $\Delta S$ para la reacción?
19.68 Una cierta reacción a presión constante no es espontánea a $45^{\circ} \mathrm{C}$. El cambio de entropía de la reacción es $72 \mathrm{~J} / \mathrm{K}$. ¿̨Qué concluye sobre el signo y la magnitud de $\Delta H$ ?
19.69 Para 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 varían con la temperatura. $a)$ ¿¿A qué temperatura la reacción tendrá un $\Delta G=0$ ? $b$ ) Si $T$ aumenta en el inciso $a$ ), ¡ela reacción será espontánea o no espontánea?
19.70 Las reacciones en las que una sustancia se descompone perdiendo $\mathrm{CO}$ se conocen como reacciones de descarbonilación. La descarbonilación del ácido acético procede como sigue:
$$
\mathrm{CH}_3 \mathrm{COOH}(\mathrm{l}) \longrightarrow \mathrm{CH}_3 \mathrm{OH}(\mathrm{g})+\mathrm{CO}(\mathrm{g})
$$

Utilizando los datos del apéndice C, calcule la mínima temperatura a la que este proceso será espontáneo en condiciones estándar. Suponga que $\Delta H^{\circ}$ y $\Delta S^{\circ}$ no varían con la temperatura.
19.71 Considere la siguiente reacción entre los óxidos de nitrógeno:
$$
\mathrm{NO}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{N}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g}) \longrightarrow 3 \mathrm{NO}(\mathrm{g})
$$
a) Utilice los datos del apéndice $\mathrm{C}$ para predecir cómo varía el $\Delta G^{\circ}$ de la reacción cuando aumenta la temperatura. b) Calcule $\Delta G^{\circ}$ a $800 \mathrm{~K}$, suponiendo que $\Delta H^{\circ}$ y $\Delta S^{\circ}$ no cambian con la temperatura. En condiciones estándar, ¡̧la reacción es espontánea a $800 \mathrm{~K}$ ? c) Calcule $\Delta G^{\circ}$ a $1000 \mathrm{~K}$. ¿̧. ¿a reacción es espontánea en condiciones estándar a esta temperatura?

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08:17

Problem 66

A partir de los valores dados para $\Delta H^{\circ}$ y $\Delta S^{\circ}$, calcule $\Delta G^{\circ}$ para cada una de las siguientes reacciones a $298 \mathrm{~K}$. Si la reacción no es espontánea en condiciones estándar a $298 \mathrm{~K}$, đ̨a qué temperatura (si acaso) la reacción sería espontánea?
a) $2 \mathrm{PbS}(\mathrm{s})+3 \mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{PbO}(\mathrm{s})+2 \mathrm{SO}_2(\mathrm{~g})$
$$
\Delta H^{\circ}=-844 \mathrm{~kJ} ; \Delta S^{\circ}=-165 \mathrm{~J} / \mathrm{K}
$$
b)
$$
\begin{aligned}
& 2 \mathrm{POCl}_3(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{PCl}_3(\mathrm{~g})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \\
& \Delta H^{\circ}=572 \mathrm{~kJ} ; \Delta S^{\circ}=179 \mathrm{~J} / \mathrm{K}
\end{aligned}
$$

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
01:38

Problem 67

Una reacción en particular es espontánea a $390 \mathrm{~K}$. El cambio de entalpía para la reacción es $+23.7 \mathrm{~kJ}$. ¿Qué concluye sobre el signo y la magnitud de $\Delta S$ para la reacción?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
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01:43

Problem 68

Una cierta reacción a presión constante no es espontánea a $45^{\circ} \mathrm{C}$. El cambio de entropía de la reacción es $72 \mathrm{~J} / \mathrm{K}$. ¿̨Qué concluye sobre el signo y la magnitud de $\Delta H$ ?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
02:17

Problem 69

Para 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 varían con la temperatura. $a)$ ¿¿A qué temperatura la reacción tendrá un $\Delta G=0$ ? $b$ ) Si $T$ aumenta en el inciso $a$ ), ¡ela reacción será espontánea o no espontánea?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
03:25

Problem 70

Las reacciones en las que una sustancia se descompone perdiendo $\mathrm{CO}$ se conocen como reacciones de descarbonilación. La descarbonilación del ácido acético procede como sigue:
$$
\mathrm{CH}_3 \mathrm{COOH}(\mathrm{l}) \longrightarrow \mathrm{CH}_3 \mathrm{OH}(\mathrm{g})+\mathrm{CO}(\mathrm{g})
$$
Utilizando los datos del apéndice C, calcule la mínima temperatura a la que este proceso será espontáneo en condiciones estándar. Suponga que $\Delta H^{\circ}$ y $\Delta S^{\circ}$ no varían con la temperatura.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
06:58

Problem 71

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

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
08:51

Problem 72

El metanol $\left(\mathrm{CH}_3 \mathrm{OH}\right)$ se prepara mediante la oxidación controlada del metano:
$$
\mathrm{CH}_4(\mathrm{~g})+\frac{1}{2} \mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{CH}_3 \mathrm{OH}(\mathrm{g})
$$
a) Utilice los datos del apéndice $\mathrm{C}$ para calcular $\Delta H^{\circ}$ y $\Delta S^{\circ}$ en esta reacción. b) ¡Cómo espera que varíe el $\Delta G^{\circ}$ de la reacción con un aumento de temperatura? $c$ ) Calcule $\Delta G^{\circ}$ a $298 \mathrm{~K}$. En condiciones estándar, ¡ęa reacción es espontánea a esta temperatura? d) ¿Hay alguna temperatura a la que la reacción estaría en equilibrio en condiciones estándar y que sea lo suficientemente baja para que los compuestos involucrados puedan ser estables?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
06:15

Problem 73

a) Utilice los datos del apéndice C para estimar el punto de ebullición del benceno, $\mathrm{C}_6 \mathrm{H}_6(l)$. $\left.\boldsymbol{b}\right)$ Utilice una fuente de referencia, como el CRC Handbook of Chemistry and Physics, para encontrar el punto de ebullición experimental del benceno. ¿¿Cómo explica cualquier desviación entre su respuesta al inciso $a$ ) y el valor experimental?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
09:00

Problem 74

a) Utilizando los 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 debe hacer para llegar a esta estimación? $b$ ) Utilice una fuente de referencia, como WebElements (www.webelements.com), para encontrar los puntos de fusión y ebullición experimentales del $\mathrm{I}_2, c$ ) ¿Cuál de los valores del inciso $b$ ) se acerca al valor que obtuwo en el inciso $a)$ ? ¿PPodría explicar por qué?

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
Numerade Educator
02:42

Problem 75

El acetileno gaseoso, $\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g})$, se utiliza en soldaduras. $\boldsymbol{a}$ ) Escriba una ecuación balanceada para la combustión del acetileno gaseoso en $\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})$ y $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{l})$. $\left.\boldsymbol{b}\right)$ ¿Cuánto calor se produce al quemar 1 mol de $\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_2$ en condiciones estándar si tanto los reactivos como los productos se presentan a $298 \mathrm{~K}$ ? c) ¡CCuál es la cantidad máxima de trabajo útil que puede obtenerse en condiciones estándar por esta reacción?

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
03:41

Problem 76

El combustible para vehículos de gas natural con alta eficiencia consiste principalmente en metano $\left(\mathrm{CH}_4\right) \cdot a$ ) ¡Cuánto calor se produce al quemar $1 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{CH}_4(g)$ en condiciones estándar si los reactivos y productos se presentan a $298 \mathrm{~K}$, y se forma $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(l)$ ? $\left.b\right)$ ¿Cuál es la cantidad máxima de trabajo útil que puede realizar este sistema en condiciones estándar?

Qiao Ruan
Qiao Ruan
Numerade Educator
04:54

Problem 77

Explique de manera cualitativa cómo cambia $\Delta G$ en cada una de las siguientes reacciones conforme aumenta la presion parcial del $\mathrm{O}_2$ :
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 78

Indique si $\Delta G$ aumenta, disminuye o permanece sin cambios cuando la presión parcial de $\mathrm{H}_2$ aumenta en cada una de las siguientes reacciones:
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 79

Considere la reacción $2 \mathrm{NO}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{N}_2 \mathrm{O}_4(\mathrm{~g}) \cdot \boldsymbol{a}$ ) Utilizando los datos del apéndice C, calcule $\Delta G^{\circ}$ a 298 K. b) Determine $\Delta G$ a $298 \mathrm{~K}$ si las presiones parciales del $\mathrm{NO}_2$ y del $\mathrm{N}_2 \mathrm{O}_4$ son $0.40 \mathrm{~atm}$ y $1.60 \mathrm{~atm}$, respectivamente.

Qiao Ruan
Qiao Ruan
Numerade Educator
07:17

Problem 80

Considere la reacción $3 \mathrm{CH}_4(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{C}_3 \mathrm{H}_8(\mathrm{~g})+2 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g})$
a) Utilice los datos del apéndice C para calcular $\Delta G^{\circ}$ a $298 \mathrm{~K}$.
b) Calcule $\Delta G$ a $298 \mathrm{~K}$ si la mezcla de reacción consiste en $40.0 \mathrm{~atm}$ de $\mathrm{CH}_4, 0.0100 \mathrm{~atm}$ de $\mathrm{C}_3 \mathrm{H}_8(\mathrm{~g})$ y $0.0180 \mathrm{~atm}$ de $\mathrm{H}_2$.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
01:49

Problem 80

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

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
09:36

Problem 81

Utilice los datos del apéndice C para calcular equilibrio, $K$, a $298 \mathrm{~K}$ para cada una de las s ciones:
a) $\mathrm{H}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{I}_2(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons 2 \mathrm{Hl}(\mathrm{g})$
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) $3 \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons \mathrm{C}_6 \mathrm{H}_6(\mathrm{~g})$

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
12:21

Problem 82

Empleando los datos del apéndice C, escriba la constante de equilibrio y calcule su valor para $\mathrm{e}$ a $298 \mathrm{~K}$ :
a) $\mathrm{NaHCO}_3(s) \rightleftharpoons \mathrm{NaOH}(s)+\mathrm{CO}_2(g)$
b) $2 \mathrm{HBr}(\mathrm{g})+\mathrm{Cl}_2(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons 2 \mathrm{HCl}(\mathrm{g})+\mathrm{Br}_2$
c) $2 \mathrm{SO}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons 2 \mathrm{SO}_3(\mathrm{~g})$

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
11:45

Problem 83

Considere la descomposición del carbonato de
$$
\mathrm{BaCO}_3(\mathrm{~s}) \rightleftharpoons \mathrm{BaO}(\mathrm{s})+\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})
$$
A partir de los datos del apéndice $\mathrm{C}$, calcule la $\mathrm{p}$ librio del $\mathrm{CO}_2$ a $\boldsymbol{a}$ ) $298 \mathrm{~K}$ y b) $1100 \mathrm{~K}$.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
11:07

Problem 84

Considere la reacción:
$$
\mathrm{PbCO}_3(\mathrm{~s}) \rightleftharpoons \mathrm{PbO}(\mathrm{s})+\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})
$$
Utilice los datos del apéndice $\mathrm{C}$ para calcular equilibrio del $\mathrm{CO}_2$ en el sistema a $\boldsymbol{a}$ ) $400^{\circ} \mathrm{C}$ y $\boldsymbol{b}$.

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
Numerade Educator
04:41

Problem 85

El valor de $K_a$ para el ácido nitroso $\left(\mathrm{HNO}_2\right)$ a $25^{\circ} \mathrm{C}$ está dado en el apéndice D. $\boldsymbol{a}$ ) Escriba la ecuación química para el equilibrio que corresponde a $K_a \cdot$ b) Utilizando el valor de $K_a$ determine $\Delta G^{\circ}$ para la disociación de ácido nitroso en disolución acuosa. $c$ ) ¡Cuál es el valor de $\Delta G$ en equilibrio? $\boldsymbol{d}$ ) ¿Cuál es el valor de $\Delta G$ cuando $\left[\mathrm{H}^{+}\right]=5.0 \times 10^{-2} \mathrm{M},\left[\mathrm{NO}_2{ }^{-}\right]=6.0 \times$ $10^{-4} \mathrm{My}\left[\mathrm{HNO}_2\right]=0.20 \mathrm{M}$ ?

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
04:13

Problem 86

La $K_b$ de la metilamina $\left(\mathrm{CH}_3 \mathrm{NH}_2\right)$ a $25^{\circ} \mathrm{C}$ está dada en el apéndice D. a) Escriba la ecuación química para el equilibrio que corresponde a $K_b, b$ ) Utilizando el valor de $K_{b b}$, calcule $\Delta G^{\circ}$ para el equilibrio del inciso $a$ ). $c$ ) ¡Cuál es el valor de $\Delta G$ en el equilibrio? $d$ ) ¿Cuál es el valor de $\Delta G$ cuando $\left[\mathrm{H}^{+}\right]=6.7 \times 10^{-9} \mathrm{M}$, $\left[\mathrm{CH}_3 \mathrm{NH}_3{ }^{+}\right]=2.4 \times 10^{-3} \mathrm{My}\left[\mathrm{CH}_3 \mathrm{NH}_2\right]=0.098 \mathrm{M}$ ?

Qiao Ruan
Qiao Ruan
Numerade Educator
04:16

Problem 87

a) ¡Cuáles de las cantidades termodinámicas $T, E, q, w$ y $S$ son funciones de estado? $\boldsymbol{b}$ ) ¿Cuáles dependen de la trayectoria seleccionada de un estado a otro? $c$ ) ¿Cuántas posibles trayectorias reversibles existen entre dos estados de un sistema? $d$ ) Para un proceso isotérmico reversible, escriba una expresión para $\Delta E$ en términos de $q y$ y , y una expresión para $\Delta S$ en términos de $q y T$.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
01:08

Problem 88

Indique si cada una de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa. Si es falsa, corrijala. $\boldsymbol{a}$ ) La factibilidad de producir $\mathrm{NH}_3$ a partir de $\mathrm{N}_2$ y $\mathrm{H}_2$ depende completamente del valor de $\Delta H$ para el proceso $\mathrm{N}_2(\mathrm{~g})+3 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{NH}_3(\mathrm{~g})$. b) La reacción de $\mathrm{Na}(s)$ con $\mathrm{Cl}_2(\mathrm{~g})$ para formar $\mathrm{NaCl}(s)$ es un proceso espontáneo. c) En principio, un proceso espontáneo puede llevarse a la reversibilidad. $d$ ) Los procesos espontáneos, en general, requieren que se realice trabajo para forzarlos a avanzar. e) Los procesos espontáneos son aquellos que son exotérmicos y que dan lugar a un mayor grado de orden en el sistema.

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
04:21

Problem 89

Para cada uno de los siguientes procesos, indique si espera que los signos de $\Delta S$ y $\Delta H$ sean positivos, negativos o aproximadamente cero. $\boldsymbol{a}$ ) Un sólido se sublima. $\boldsymbol{b}$ ) La temperatura de una muestra de $\mathrm{Co}(s)$ disminuye de 60 a $25^{\circ} \mathrm{C}$ c) El alcohol etilico se evapora de un matraz. $d$ ) Una molécula diatómica se disocia en átomos. e) Se quema una pieza de carbón para formar $\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})$ y $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})$.

Qiao Ruan
Qiao Ruan
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03:07

Problem 91

Suponga que se colocan cuatro moléculas de gas en el matraz izquierdo de la figura 19.6a). Inicialmente, el matraz de la derecha se evacua cerrando la llave de paso. $\boldsymbol{a}$ ) Después de abrir la llave de paso, żcuántos arreglos diferentes de las moléculas son posibles? $\boldsymbol{b}$ ) ¿Cuántos de los arreglos del inciso $a$ ) tienen a todas sus moléculas en el matraz izquierdo? $c$ ) ¿̇Cómo la respuesta del inciso $b$ ) explica la expansión espontánea del gas?

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
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06:37

Problem 93

Considere un sistema que consiste en dos dados; el estado del sistema está definido por la suma de los valores que se muestran en las caras superiores. $\boldsymbol{a}$ ) Los dos arreglos de caras superiores que aquí se muestran pueden verse como dos posibles microestados del sistema. Explique. b) ¿̨A qué estado corresponde cada microestado? $c$ ) ¿Cuántos posibles estados existen para el sistema? $\boldsymbol{d}$ ) ¿Cuál estado (o estados) tiene(n) la entropía más alta? Explique. e) ¿¿Cuál estado (o estados) tiene(n) la entropía más baja? Explique.
FIGURE CANT COPY

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
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00:46

Problem 93

El nitrato de amonio se disuelve de forma espontánea y endotérmica en agua a temperatura ambiente. ¿Qué deduce sobre el signo de $\Delta S$ para este proceso de disolución?

Aadit Sharma
Aadit Sharma
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04:15

Problem 94

El aire acondicionado utiliza un refrigerante que usualmente es un hidrocarburo fluorado, como el $\mathrm{CH}_2 \mathrm{~F}_2$. Un refrigerante de aire acondicionado tiene la propiedad de que se evapora fácilmente a la presión atmosférica y se comprime con facilidad a su fase líquida mediante incrementos en la presión. La operación de un aire acondicionado puede considerarse un sistema cerrado donde el refrigerante pasa a través de las dos etapas que aquí se muestran (en este diagrama no se indica la circulación del aire).
FIGURE CANT COPY
Durante la expansión, el líquido refrigerante se libera dentro de una cámara de expansión a baja presión, donde se evapora. Entonces, el vapor experimenta compresión a presión alta para regresarlo a su fase liquida en una cámara de compresión. a) ¿Cuál es el signo de $q$ para la expansión? $b$ ) ¿Cuál es el signo de $q$ para la compresión? $c$ ) En un sistema de aire acondicionado, una cámara está dentro de la casa y la otra está en el exterior. ¿̧Cuál cámara está en el interior y cuál es externa a la casa, y por qué? $\boldsymbol{d}$ ) Imagine que una muestra de líquido refrigerante experimenta una expansión seguida por una compresión, de manera que retorna a su estado original. ¿Se esperaría que esto fuera un proceso reversible? $e$ ) Suponga que una casa y su exterior están inicialmente a $31^{\circ} \mathrm{C}$. Algún tiempo después de que se enciende el aire acondicionado, la casa se enfría a $24^{\circ} \mathrm{C}$. ¿Este proceso es espontáneo o no espontáneo?

Qiao Ruan
Qiao Ruan
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04:34

Problem 96

Para la mayoría de los compuestos que aparecen en el apéndice $\mathrm{C}$, el valor de $\Delta G_f^{\circ}$ es más positivo (o menos negativo) que el valor de $\left.\Delta H^{+}, a\right)$ Explique esta observación, utilizando como ejemplos al $\mathrm{NH}_3(\mathrm{~g}), \mathrm{CCl}_4(l)$ y $\mathrm{KNO}_3(\mathrm{~s})$. $\left.\boldsymbol{b}\right)$ Una excepción a esta observación es el $\mathrm{CO}(\mathrm{g})$. Explique la tendencia en los valores de $\Delta H_f^p$ y $\Delta G_f^9$ para esta molécula.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
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16:27

Problem 97

Considere las siguientes tres reacciones:
i. $\mathrm{Ti}(\mathrm{s})+2 \mathrm{Cl}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{TiCl}_4(\mathrm{~g})$
ii. $\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6(\mathrm{~g})+7 \mathrm{Cl}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{CCl}_4(\mathrm{~g})+6 \mathrm{HCl}(\mathrm{g})$
iii. $\mathrm{BaO}(\mathrm{s})+\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{BaCO}_3(\mathrm{~s})$
a) Para cada una de las reacciones, utilice los datos del apéndice C para calcular $\Delta H^{\circ}, \Delta G^{\circ}$ y $\Delta S^{\circ}$ a $25^{\circ} \mathrm{C}$ b) ¡CCuáles de estas reacciones son espontáneas en condiciones estándar a $25^{\circ} \mathrm{C}$ ? ) Para cada una de las reacciones, prediga la forma en que el cambio en la energía libre varía con un aumento de temperatura.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
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19:44

Problem 98

Utilizando los datos del apéndice $\mathrm{C}$ y dadas las presiones listadas, calcule el $\Delta G^{\circ}$ para cada una de las siguientes reacciones:
a) $\mathrm{N}_2(g)+3 \mathrm{H}_2(g) \longrightarrow 2 \mathrm{NH}_3(g)$
$P_{\mathrm{N}_2}=2.6 \mathrm{~atm}, P_{\mathrm{H}_2}=5.9 \mathrm{~atm}, P_{\mathrm{NH}_3}=1.2 \mathrm{~atm}$
b) $2 \mathrm{~N}_2 \mathrm{H}_4(g)+2 \mathrm{NO}_2(g) \longrightarrow 3 \mathrm{~N}_2(g)+4 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(g)$
$P_{\mathrm{N}_2 \mathrm{H}_4}=P_{\mathrm{NO}_2}=5.0 \times 10^{-2} \mathrm{~atm}$,
$\mathrm{R}_2=0.5 \mathrm{~atm}, P_{\mathrm{H}_2 \mathrm{O}}=0.3 \mathrm{~atm}$
c) $\mathrm{N}_2 \mathrm{H}_4(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{N}_2(\mathrm{~g})+2 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g})$
$P_{\mathrm{N}_2 \mathrm{H}_4}=0.5 \mathrm{~atm}, \mathrm{P}_2=1.5 \mathrm{~atm}, P_{\mathrm{H}_2}=2.5 \mathrm{~atm}$

Susan Hallstrom
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04:30

Problem 99

a) Para cada una de las siguientes reacciones, prediga el signo de $\Delta H^{\circ}$ y $\Delta S^{\circ}$, y explique brevemente cómo estos factores determinan la magnitud de $K . b$ ) De acuerdo con sus conocimientos de química general, prediga cuál de estas reacciones tendrá una $K>0 . c$ ) En cada caso, indique si $K$ debe aumentar o disminuir con un incremento de temperatura.
i. $2 \mathrm{Mg}(\mathrm{s})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons 2 \mathrm{MgO}(\mathrm{s})$
ii. $2 \mathrm{KI}(s) \rightleftharpoons 2 \mathrm{~K}(g)+\mathrm{I}_2(g)$
iii. $\mathrm{Na}_2(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons 2 \mathrm{Na}(\mathrm{g})$
iv. $2 \mathrm{~V}_2 \mathrm{O}_5(\mathrm{~s}) \rightleftharpoons 4 \mathrm{~V}(\mathrm{~s})+5 \mathrm{O}_2(\mathrm{~g})$

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
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Problem 100

El ácido acético se produce combinando metanol con monóxido de carbono, ejemplo de una reacción de carbonilación:
$$
\mathrm{CH}_3 \mathrm{OH}(l)+\mathrm{CO}(\mathrm{g}) \longrightarrow \mathrm{CH}_3 \mathrm{COOH}(l)
$$
a) Calcule la constante de equilibrio para la reacción a $25^{\circ} \mathrm{C}$. b) Industrialmente, esta reacción se realiza a temperaturas por arriba de $\operatorname{los} 25^{\circ} \mathrm{C}$. ¿Un aumento de temperatura producirá un aumento o una disminución en la fracción molar del ácido acético en equilibrio? ¿PPor qué se utilizan temperaturas elevadas? c) ¿¿A qué temperatura esta reacción tendrá una constante de equilibrio igual a 1 ? (Puede suponer que $\Delta H^{\circ}$ y $\Delta S^{\circ}$ son independientes de la temperatura e ignorar cualquier cambio de fase que pudiera ocurrir).

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
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03:38

Problem 101

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

Aadit Sharma
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Problem 102

La conversión de gas natural, principalmente metano, en productos que contienen dos o más átomos de carbono, como el etano $\left(\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6\right)$, es un proceso químico industrial muy importante. En principio, el metano puede convertirse 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, esta reacción se realiza en presencia de oxígeno:
$$
2 \mathrm{CH}_4(\mathrm{~g})+\frac{1}{2} \mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6(\mathrm{~g})+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})
$$
a) Utilizando los datos del apéndice $\mathrm{C}$, calcule $K$ para estas reacciones a 25 y $500^{\circ} \mathrm{C}$. b) j La diferencia en $\Delta G^{\circ}$ de las dos reacciones se debe principalmente al término de entalpia $(\Delta H)$ o al término de entropia ( $-T \Delta S$ )? c) Explique de qué manera las reacciones anteriores son un ejemplo de cómo impulsar una reacción no espontánea, según la explicación incluida en el recuadro "La química y la vida" de la sección 19.7. d) La reacción de $\mathrm{CH}_4$ y $\mathrm{O}_2$ para formar $\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6$ y $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}$ debe realizarse con cuidado para evitar una reacción conflictiva. ¿Cuál es la reacción conflictiva más probable?

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01:52

Problem 103

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

Aadit Sharma
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03:07

Problem 104

La concentración del ion potasio en el plasma sanguíneo es de aproximadamente $5.0 \times 10^{-3} \mathrm{M}$, mientras 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, la cual se supone permeable solo para $\mathrm{K}^{+} . \boldsymbol{a}$ ) ¿Cuál es el $\Delta G$ para la transferencia de $1 \mathrm{~mol} \mathrm{de} \mathrm{K}^{+}$desde el plasma sanguíneo hasta el fluido celular a la temperatura corporal de $37^{\circ} \mathrm{C}$ ? b) ¿¿Cuál es la cantidad mínima de trabajo que debe utilizarse para transferir este $\mathrm{K}^{+}$?

Qiao Ruan
Qiao Ruan
Numerade Educator
05:40

Problem 105

La relación entre la temperatura de una reacción, su cambio de entalpía estándar y la constante de equilibrio a esa temperatura se expresa como la siguiente ecuación lineal:
$$
\ln K=\frac{-\Delta H^{\circ}}{R T}+\text { constante }
$$
a) Explique cómo se puede utilizar esta ecuación para determinar experimentalmente $\Delta H^{\circ}$ a partir de las constantes de equilibrio a diferentes temperaturas. b) Deduzca la ecuación anterior, utilizando las relaciones dadas en este capítulo. ¿A $^{\mathrm{A}}$ qué es igual la constante?

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
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02:42

Problem 106

Una forma de deducir la ecuación 19.3 depende de la observación de que a $T$ constante el número de formas, $W$, de arreglar $m$ partículas de un 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 la expresión de Boltzmann entre la entropía y el número de arreglos (ecuación 19.5), deduzca la ecuación para el cambio de entropia en el caso de la expansión o compresión isotérmica de $n$ moles de un gas ideal.

Aadit Sharma
Aadit Sharma
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05:45

Problem 107

Cerca del $86 \%$ de la energía eléctrica mundial se produce mediante turbinas de vapor, una forma de máquina de calor. En su análisis de una máquina de calor ideal, Sadi Carnot concluyó que la eficiencia máxima posible está definida por el trabajo total que puede realizar la máquina, dividido entre la cantidad de calor disponible para efectuar el trabajo (por ejemplo, a partir de vapor caliente producido por la combustión de un combustible como carbón o metano). Esta eficiencia está dada por la relación ( $\left.T_{\text {alta }}-T_{\text {baja }}\right) / T_{\text {alta }}$, donde $T_{\text {alta }}$ es la temperatura del calor que entra en la máquina y $T_{\text {baja }}$ es la del calor que libera la máquina. a) ęCuál es la eficiencia máxima posible de una máquina de calor que funciona entre una temperatura de entrada de $700 \mathrm{~K}$ y una temperatura de salida de $288 \mathrm{~K}$ ? b) ¡PPor qué es importante que las plantas de energía eléctrica se ubiquen cerca de cuerpos de agua relativamente fria? $c$ ) ¿En qué condiciones podría funcionar una máquina de calor con o cerca del $100 \%$ de eficiencia? $d$ ) Con frecuencia se dice que si la energía de combustión de un combustible como el metano se captara en una celda de combustible eléctrica, en lugar de quemar el combustible en una máquina de calor, una fracción más grande de la energia podría generar trabajo útil. Realice un dibujo cualitativo como el de la figura 5.10 que ilustre el hecho de que, en principio, la ruta de la celda de combustible produciría más trabajo útil que la ruta de la máquina de calor a partir de la combustión del metano.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
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13:34

Problem 108

La mayoría de los líquidos siguen la regla de Trouton, la cual establece que la entropía molar de vaporización se encuentra en el intervalo de $88 \pm 5 \mathrm{~J} / \mathrm{mol}-\mathrm{K}$. Los puntos normales de ebullición y las entalpías de vaporización de varios liquidos orgánicos son los siguientes:
$$
\begin{array}{lcl}
\hline \text { Sustancia } & \begin{array}{l}
\text { Punto de ebullición } \\
\text { normal }\left({ }^{\circ} \mathrm{C}\right)
\end{array} & \begin{array}{l}
\Delta \boldsymbol{H}_{\text {vap }} \\
(\mathbf{k J} / \mathbf{m o l})
\end{array} \\
\hline \text { Acetona, }\left(\mathrm{CH}_3\right)_2 \mathrm{CO} & 56.1 & 29.1 \\
\text { Eter dimetilico, }\left(\mathrm{CH}_3\right)_2 \mathrm{O} & -24.8 & 21.5 \\
\text { Etanol, } \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5 \mathrm{OH} & 78.4 & 38.6 \\
\text { Octano, } \mathrm{C}_8 \mathrm{H}_{18} & 125.6 & 34.4 \\
\text { Piridina, } \mathrm{C}_5 \mathrm{H}_5 \mathrm{~N} & 115.3 & 35.1
\end{array}
$$
a) Calcule $\Delta S_{\text {vap }}$ para cada uno de los líquidos. ¿Todos los líquidos obedecen la ley de Trouton? $\boldsymbol{b}$ ) Con respecto a las fuerzas intermoleculares (sección 11.2), ¿puede explicar cualquier excepción a la regla? $c$ ) ¿Esperaría que el agua cumpliera la regla de Trouton? Utilizando los datos del apéndice B, compruebe la exactitud de su conclusión. $d$ ) El clorobenceno $\left(\mathrm{C}_6 \mathrm{H}_5 \mathrm{Cl}\right)$ hierve a $131.8^{\circ} \mathrm{C}$. Utilice la regla de Trouton para estimar el $\Delta H_{\text {vap }}$ de esta sustancia.

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
Numerade Educator
02:22

Problem 109

En la cinética quimica, la entropia de activación es el cambio de entropía del proceso en el que los reactivos alcanzan el complejo activado. La entropía de activación de los procesos bimoleculares, por lo general, es negativa. Explique esta observación con respecto a la figura 14.17.

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
Numerade Educator
02:57

Problem 110

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

Christopher Nilsen
Christopher Nilsen
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15:17

Problem 111

El disulfuro de carbono $\left(\mathrm{CS}_2\right)$ es una sustancia tóxica y altamente inflamable. Los siguientes datos termodinámicos están disponibles para $\mathrm{CS}_2(l)$ y $\mathrm{CS}_2(g)$ a $298 \mathrm{~K}$ :
$$
\begin{array}{lcl}
\hline & \Delta \boldsymbol{H} \boldsymbol{f} \mathbf{k J} / \mathbf{m o l}) & \Delta \boldsymbol{G} \boldsymbol{f}(\mathbf{k J} / \mathbf{m o l}) \\
\hline \mathrm{CS}_2(l) & 89.7 & 65.3 \\
\mathrm{CS}_2(g) & 117.4 & 67.2 \\
\hline
\end{array}
$$
a) Represente la estructura de Lewis de la molécula. ¡Qué predice para el orden de enlace acerca de los enlaces $\mathrm{C}-\mathrm{S}$ ? b) Utilice el método RPECV para predecir la estructura de la molécula $\mathrm{CS}_2$. c) El $\mathrm{CS}_2$ líquido arde en $\mathrm{O}_2$ en una flama azul, formando $\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})$ y $\mathrm{SO}_2(\mathrm{~g})$. Escriba una ecuación balanceada para esta reacción. $d$ ) Utilizando los datos de la tabla anterior y los del apéndice C, calcule $\Delta H^{\circ}$ y $\Delta G^{\circ}$ para la reacción del inciso c). ¿La reacción es exotérmica? ¿Es espontánea a $298 \mathrm{~K}$ ? e) Utilice los datos de la tabla anterior para calcular $\Delta S^{\circ}$ a $298 \mathrm{~K}$ para la evaporación de $\mathrm{CS}_2(l)$. ¿El signo de $\Delta S^{\circ}$ es el que esperaría para una evaporación? $f$ ) Utilizando los datos de la tabla anterior y su respuesta al inciso $e$ ), estime el punto de ebullición del $\mathrm{CS}_2(\mathrm{l})$. ¿Pensaría que la sustancia será un líquido o un gas a $298 \mathrm{~K}$ y 1 atm?

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
Numerade Educator
20:52

Problem 112

Los siguientes datos comparan las entalpías estándar y las energías libres de formación de algunas sustancias iónicas cristalinas y disoluciones acuosas de las sustancias:
$$
\begin{array}{lcc}
\hline \text { Sustancia } & \boldsymbol{\Delta} \boldsymbol{H}_{\boldsymbol{f}}(\mathbf{k J} / \mathbf{m o l}) & \left.\boldsymbol{\Delta} \boldsymbol{G}_{\mathfrak{f}} \mathbf{( k J} / \mathbf{m o l}\right) \\
\hline \mathrm{AgNO}_3(s) & -124.4 & -33.4 \\
\mathrm{AgNO}_3(a c) & -101.7 & -34.2 \\
\mathrm{MgSO}_4(s) & -1283.7 & -1169.6 \\
\mathrm{MgSO}_4(a c) & -1374.8 & -1198.4 \\
\hline
\end{array}
$$
a) Escriba la reacción de formación para el $\mathrm{AgNO}_3(s)$. De acuerdo con esta reacción, jesperaría que la entropía del sistema aumentara o disminuyera después de la formación del $\mathrm{AgNO}_3(s)$ ? b) Utilice $\Delta H ?$ y $\Delta G_f^{\circ}$ del $\mathrm{AgNO}_3(s)$ para determinar el cambio de entropía después de la formación de la sustancia. ¡iSu respuesta es congruente con su razonamiento en el inciso a)? c ¿ ¿a disolución de $\mathrm{AgNO}_3$ en agua es un proceso endotérmico o exotérmico? ¿Y $\mathrm{Y}$ la disolución de $\mathrm{MgSO}_4$ en agua? datos, calcule el cambio de entropía cuando el solido se disuelve en agua. $e$ ) Explique los resultados del inciso $d$ ) con respecto al material presentado en este capítulo y en el recuadro de "Una mirada de cerca" de la página 540 .

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
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20:43

Problem 113

Considere el siguiente equilibrio:
$$
\mathrm{N}_2 \mathrm{O}_4(g) \rightleftharpoons 2 \mathrm{NO}_2(g)
$$
Los datos termodinámicos para estos gases están dados en el apéndice C. Puede suponer que $\Delta H^{\circ}$ y $\Delta S^{\circ}$ no se modifican con la temperatura. $a$ ) ¿̇A qué temperatura una mezcla de equilibrio contendrá cantidades iguales de los dos gases? $b$ ) ¡¿A qué temperatura una mezcla de equilibrio con una presión total de 1 atm contendrá dos veces más de $\mathrm{NO}_2$ que de $\mathrm{N}_2 \mathrm{O}_4$ ? c) ¡̇A qué temperatura una mezcla de equilibrio con una presión total de 10 atm contendrá dos veces más de $\mathrm{NO}_2$ que de $\mathrm{N}_2 \mathrm{O}_4$ ? d) Explique los resultados de $\operatorname{los}$ incisos b) y c) utilizando el principio de Le Châtelier. [Sección 15.7]

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
Numerade Educator
06:14

Problem 114

La reacción
$$
\mathrm{SO}_2(g)+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{~S}(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons 3 \mathrm{~S}(\mathrm{~s})+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})
$$
es la base de un método sugerido para eliminar el $\mathrm{SO}_2$ de los gases de chimeneas de las plantas eléctricas. La energía libre estándar de cada sustancia está dada en el apéndice C. a) ¿Cuál es la constante de equilibrio de la reacción a $298 \mathrm{~K}$ ? b) En principio, jesta reacción es un método factible para eliminar el $\mathrm{SO}_2$ ? c) Si $P_{\mathrm{SO}_2}=P_{\mathrm{H}_2 \mathrm{~S}}$ y la presión de vapor del agua es 25 torr, calcule la presión de equilibrio del $\mathrm{SO}_2$ en el sistema a $298 \mathrm{~K}$. d) ¿Esperaría que el proceso fuera más o menos eficaz a temperaturas más elevadas?

Aadit Sharma
Aadit Sharma
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01:24

Problem 115

Cuando la mayoría de los polímeros elastoméricos se estiran (por ejemplo, una liga de hule), las moléculas se vuelven más ordenadas, como se ilustra aqui:
FIGURE CANT COPY
Suponga que estira una liga de hule. $\boldsymbol{a}$ ) ¿Espera que la entropia del sistema aumente o disminuya? $\boldsymbol{b}$ ) ¿̧ $\mathrm{Si}$ la liga se estirara isotérmicamente, se necesitaria absorber o emitir calor para mantener la temperatura constante? $c$ ) Intente este experimento: estire una liga de hule y espere un momento. Entonces coloque la liga estirada sobre su labio superior, y retórnela repentinamente a su estado no deformado (recuerde sostenerla). ¿Qué observa? ¿Las observaciones son congruentes con su respuesta del inciso $b$ )?

Aadit Sharma
Aadit Sharma
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