Entropía 14

 

Sabiendo que el calor molar de vaporización del etanol a 25 ºC es 36,4 kJ/mol, calcula el cambio  de entropía en el proceso etanol líquido a etanol gas, supuesto éste reversible. Si la entropía estándar del etanol líquido es 161 J/mol·K, calcula la entropía estándar del vapor de etanol.

 

 

Solución:

Datos: T = 298 K; Q = 36,4 kJ/mol; S0 [etanol (l)] = 161 J/mol·K

Procesos reversibles:

ΔS0 = Q/T

ΔS0 = (36400 J/mol)/298 K = 122 J/mol·K

ΔS0 = S0 [etanol (l)] – S0 [etanol (g)]

ΔS0 = (161 J/ mol·K) – (–122 J/mol·K) = 283 J/mol·K

 

 

 

Entropía 13

 

Razona si en cada uno de los procesos que se señalan a continuación hay aumento o disminución de la entropía.

a)  La solidificación del mercurio líquido a –39 ºC.

b)  La evaporación del etanol a temperatura ambiente.

c)  La disolución del cloruro de sodio en agua.

 

 

Solución:

a)  Hay disminución de entropía, pues aumenta el orden al pasar de líquido a sólido.

b)  Aumenta la entropía pues pasa de líquido a gas, aumentado el desorden.

c)  Igual que en el caso anterior, pues el desorden es mayor en el líquido que en el sólido.

 

 

 

Entropía 12

 

Calcular la variación de entropía asociada a la reacción de descomposición del carbonato de calcio efectuado a 298 ºK y 1 atm. Comentar el valor obtenido.

Datos (en J·mol-1·K-1):

S0 [CaCO3 (s)] = 92,9; S0 [CaO (s)] = 39,8; S0 [CO2 (g)] = 213,6

 

 

Solución:

Reacción de descomposición:

CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g)

ΔS0reacción = Σn·S0productosΣm·S0reactivos

ΔS0reacción = (1·S0[CaO (s)] + 1·S0[CO2 (g)]) – (1·S0[CaCO3 (g)])

Según los valores de las entropías tenemos que:

ΔS0reacción = (39,8 J·mol-1·K-1+ 213,6 J·mol-1·K-1) – (92,9 J· cal·mol-1·K-1)

ΔS0reacción = 253,4 J·mol-1·K-1 – 92,9 J·mol-1·K-1

ΔS0reacción = 160,5 J·mol-1·K-1

 

 

 

Entropía 11

 

Predice si en cada una de las siguientes reacciones hay aumento o disminución de entropía:

a)  Ag+ (aq) + Cl (aq) AgCl (s)

b)  NH4Cl (s) NH3 (g) + HCl (g)

c)  H2 (g) + Br2 (g) 2 HBr (g)

 

 

Solución:

a)  Hay disminución de entropía, pues aumenta el orden al pasar de líquido a sólido.

b)  Hay un aumento de entropía pues pasa de sólido a gas, aumentado el desorden.

c)  Hay disminución de entropía y, por tanto, aumenta el orden, ya que los reactivos son moléculas separadas y en el producto las moléculas unidas al formar un compuesto.

 

 

 

Entropía 10

 

Calcula la variación de entropía que experimenta un mol de hielo al fundir a la temperatura de 0 ºC y a la presión externa de 1 atm, según la ecuación:

H2O (s) H2O (l)

Suponemos que dicho proceso de fusión del hielo es reversible.

Calor latente de fusión del hielo, LF = 334400 J/kg.

 

 

Solución:

Datos: n = 1 mol; t = 0 ºC; P = 1 atm; LF = 334400 J/kg

Variación de la entropía en los procesos químicos:

Procesos reversibles: ΔS = S – S0 = Q/T

Procesos irreversibles: ΔS > Q/T

siendo: Q = calor intercambiado reversiblemente y T = temperatura absoluta.

Calor necesario para pasar de hielo a 0 ºC a agua a 0 ºC:

Q = m Lf

Peso molecular del agua:

Pm (H2O) = 18

Masa del agua:

1 mol·(18 g/mol) = 18 g

Q = 0,018 kg·(334400 J/kg) = 6019,2 J

ΔS = 6019,2 J/273 K = 22 J/K