FISICOQUÍMICA PROBLEMAS CICLO DE LA TAREA: UNIDAD 1

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nR;coeficientes estequiométricos de los reactivos,

S°MP; variación de entropías de formaciónde los productos, y

S°MR;variación de entropías de formaciónde los reactivos.

CH3CH (OH)COOH + 3O2 → 3CO2 + 3H2O

- Ácido láctico S°M = J/K*mol

Para calcular la variación de entropía del ácido láctico, se utilizó el calor de formación del acido a condiciones normales de temperatura (constante=25°C=298K), y se uso la integral siguiente:

dQ / T = dS

Como tenemos un sistema a temperatura constante, esta se saca de la integral, q quedando la siguiente ecuación:

S2 - S1 =q / T

ΔS =q / T=165,88Kcal/mol/298K=

ΔS =0,556Kcal/mol*K= 0,556Kcal/mol*K=556Cal/mol*K

556Cal/mol*K=2327,4J/mol*K

- Gas carbónico S°M = 213,6J/K*mol

- Agua S°M= 69,9J/K*mol

- Oxigeno= S°M= 205,5J/K*mol

De acuerdo a la ecuación general y conforme a la reacción del ácido lácteo, se tiene:

ΔS°r= [(3*(213,6)+(3*(69,9)) - (1*(2327,4)+(3*(205,5)]J/K

CO2+ H2O - CH3CH (OH)COOH + O2

ΔS°r=-2093J/mol*K

NOTA 3: Según la reacción del ácido láctico, solamente hay una mol del ácido reaccionando, por eso es factible utilizar las unidades: J/mol*K, teniendo en cuenta que las unidades de moles se cancelan en la ecuación. Además de considerar que el reactivo límite (el que se consume más rápido) es el ácido.

c) EnergíaLibre de Gibbs (ΔG): se calcula de acuerdo a la ecuación:

ΔG=ΔH-TΔS

Donde,

ΔH; variación de entalpía de reacción,

T; temperatura estándar (25°C=278 K),

ΔS; variación de entropías de formación de reacción, y

ΔG°r= -1376616,8 J-(278 K*(-2093J/K)

ΔG°r=-1958470J

d) Justificación:

Entalpía; el valor negativo de entalpía considera que es una reacción endotérmica, lo cual es factible para que este tipo de reacciones se de espontáneamente.

Entropía; cuando se obtiene un desorden de entropía negativo, quiere decir que existe un menor desorden de la reacción, lo cual se evidencia por la formación (aumento) de moléculas en estado líquido (3 moléculas de H2O como producto: 1 molécula del ácido como reactivo). El número de moléculas en estado gaseoso no cambia significativamente (3 moléculas de O2 como reactivo: 3 moléculas de CO2 de producto).

Para resolver los problemas, se recomienda ver el video Ecuacion general de los gases ideales ejercicios resueltos https://www.youtube.com/watch?v=QRTJTJHLWvk

- Calcule:

- Durante una reacción química se recogen 5 lt de hidrógeno a 35°C a 5 atm de presión. Cuál será el volumen en condiciones normales?

- En un cambio de estado, la presión y su volumen aumenta en un 50%. Calcular el % en el cual aumenta o disminuye la temperatura.

- La densidad de un gas es de 1,1 gr/lt medidos a ciertas condiciones de presión y temperatura. Cuál es la densidad del gas, cuando la presión se duplica y la temperatura disminuye en un 50%.

- Durante una reacción química se recogen 5 lt de hidrógeno a 35°C a 5 atm de presión. Cuál será el volumen en condiciones normales?

- DATOS

P= 5atm

V = 5 lt

R = o.o82 atm.lt[pic 5]

Mol.k

N=? Condiciones normales P= 1 atm

T = 273 k

- N = pv

Rt [pic 6]

N= 5atm x 5lt[pic 7][pic 8][pic 9]

0.0082 atm.1lt x 308 k[pic 10][pic 11][pic 12][pic 13]

Mol.k[pic 14]

N= 0.98997 mol

Pv = nrt constante natural

V = nrt [pic 15]

P

V = 0.9897 mol x 0.082 atm.lt/mol.k x273 k = 22.1554 lt [pic 16][pic 17][pic 18][pic 19][pic 20][pic 21]

-

atm[pic 22]

b. En un cambio de estado, la presión y su volumen aumenta en un 50%. Calcular el % en el cual aumenta o disminuye la temperatura.

Condiciones normales t= 0ºC

P= 1 atm

V= 22,3 l

Pv= nrt

T= pv 1 atm x 22.3 k = 611.8902 ºk [pic 23][pic 24][pic 25][pic 26]

Nrt 1mol x 0.082 atm.k/mol.k[pic 27][pic 28][pic 29][pic 30]

100% 271.9512 k[pic 31]

x 611.8902k [pic 32]

x = 225%

c) La densidad de un gas es de 1,1 gr/lt medidos a ciertas condiciones de presión y temperatura. Cuál es la densidad del gas, cuando la presión se duplica y la temperatura disminuye en un 50%.

D=? p= x2 t= 50%

Pv=nrt condiciones normales

PV=G.RT/PV D.RT/P

PM= D.R.T/P

PM= 1.1 gr/lt x o.o82atm.l/mol.k