Ejerccios de fisicoquimica
deybid1006Práctica o problema18 de Junio de 2016
1.853 Palabras (8 Páginas)932 Visitas
EJERCICIOS DE FISICOQUIMICA (PARTE 1)
- Calcular la entropía de mezcla de 3 moles de hidrógeno con un mol de nitrógeno. Hallar la energía libre de mezcla a 25 º C.
SOL: ΔG mezcla = 4,4694 cal / mol K; ΔG mezcla = -1332,55 cal / mol
- Calcular a 25 º C, la energía libre de la mezcla de 1- ⅔ y moles de nitrógeno, 3(1-y) moles de hidrógeno y ½y moles de amoniaco, en función de y. Representar gráficamente los valores de y = 0 a y = 1, con intervalos de 0,1.
Realizar la misma grafica para los valores de entropía de mezcla.
Datos:
T = 25 º C
n N2 = 1- ⅔ y
n H2 = 3 (1- y)
n NH3 = ½ y
Para calcular el ΔG Mezcla usaremos la expresión:
[pic 1]
Se puede obtener una expresión general para ΔG Mezcla en términos de y. Calculamos los moles totales: N = n N2 + n N2 + n NH3 =1- ⅔ y +3 (1- y) + ½ y = 4 – 19/6 y
Como Xi = ni/N, transformando las expresiones: X N2 = (1- ⅔ y)/ (4 – 19/6 y); X H2 = 3 (1- y)/ (4 – 19/6 y); X NH3 = ½ y / (4 – 19/6 y);
Se tiene una expresión de ΔG Mezcla en términos de y:
ΔG Mezcla = (4 – 19/6 y)*R*T* [(1- ⅔ y)/ (4 – 19/6 y)* ln ((1- ⅔ y)/ (4 – 19/6 y)) + 3 (1- y)/ (4 – 19/6 y) * ln (3 (1- y)/ (4 – 19/6 y))+ ½ y / (4 – 19/6 y)* ln (½ y / (4 – 19/6 y)]
A esta expresión reemplazaremos R = 1,987 cal / mol K y T = 298 K
Empezaremos evaluando uno por uno, para y = 0 y calculamos el valor de ΔG Mezcla, después para y = 0,1 su ΔG Mezcla, así sustantivamente hasta y = 1
Presento una tabla de cálculo para observar como varían los moles de la mezcla y sus fracciones molares, con el respectivo ΔG Mezcla para cada intervalo de y = 0,1
y | n N2 | n H2 | n NH3 | N | X N2 | XH2 | X NH3 | ΔG(M) |
0 | 1,00 | 3 | 0,00 | 4,00 | 0,250 | 0,750 | 0,000 | 0,00 |
0,1 | 0,93 | 2,7 | 0,05 | 3,68 | 0,253 | 0,733 | 0,014 | -1382,49 |
0,2 | 0,87 | 2,4 | 0,10 | 3,37 | 0,257 | 0,713 | 0,030 | -1385,59 |
0,3 | 0,80 | 2,1 | 0,15 | 3,05 | 0,262 | 0,689 | 0,049 | -1365,56 |
0,4 | 0,73 | 1,8 | 0,20 | 2,73 | 0,268 | 0,659 | 0,073 | -1326,21 |
0,5 | 0,67 | 1,5 | 0,25 | 2,42 | 0,276 | 0,621 | 0,103 | -1267,82 |
0,6 | 0,60 | 1,2 | 0,30 | 2,10 | 0,286 | 0,571 | 0,143 | -1188,38 |
0,7 | 0,53 | 0,9 | 0,35 | 1,78 | 0,299 | 0,505 | 0,196 | -1083,09 |
0,8 | 0,47 | 0,6 | 0,40 | 1,47 | 0,318 | 0,409 | 0,273 | -941,72 |
0,9 | 0,40 | 0,3 | 0,45 | 1,15 | 0,348 | 0,261 | 0,391 | -738,83 |
1 | 0,33 | 0 | 0,50 | 0,83 | 0,400 | 0,000 | 0,600 | 0,00 |
La grafica tendrá la siguiente curva:
[pic 2]
La entropía de mezcla se calculará según la expresión:
[pic 3]
y | dS |
0,000 | 0,000 |
0,100 | 4,639 |
0,200 | 4,650 |
0,300 | 4,582 |
0,400 | 4,450 |
0,500 | 4,254 |
0,600 | 3,988 |
0,700 | 3,635 |
0,800 | 3,160 |
0,900 | 2,479 |
1,000 | 0,000 |
Y su respectiva grafica será:
[pic 4]
- La energía libre estándar convencional del amoniaco a 25 º C es -3976 cal / mol. Calcular el valor de energía libre molar a 0,5; 10 y 100 atm.
SOL: μ = -4386,6 cal / mol; μ = -2611,7 cal / mol; μ = -1247,8 cal / mol
EQUILIBRIO QUIMICO
- A 25 º C de la reacción
1/2 N2 + 3/2 H2 → NH3 ΔGº = -16.5 KJ / mol,
la constante de equilibrio a 25 º C para la reacción:
a) Tal y como está escrita.
b) para la reacción N2 + 3 H2 → 2 NH3.
c) para la reacción NH3 → 1/2 N2 + 3/2 H2. Calcular ΔG cuando las presiones para el N2, H2 y NH3 son, respectivamente, 3, 1 y 4 atmósferas.
SOL: a) 755 atm-1 b) 601000 atm -2 c) 0,00129 atm -1 d) -144 KJ /mol
- Considere el equilibrio a 25 º C.
2 NO (g) + Cl2 (g) ↔ 2 NOCl (g)
a) Si NO y Cl2 se mezclan en relación molar 2:1, demostrar que en el equilibrio:
[pic 5] [pic 6]
b) Si ΔGfº NOCl (g)= 15,86 kcal / mol; ΔGfº NO (g)= 20,72 kcal / mol, calcular XNO para 1 atm y 10 atm.
SOL: b) 0,0053; 0,00246
- Para la reacción:
H2 (g) + I2 (g) ↔ 2 HI (g)
Calcular ΔH º para esta reacción si Kp = 50,0 a 448 º C y Kp = 66,9 a 350 º C.
SOL: -11,1 KJ
- Para la reacción a 25ºC 2 SO3 (g) ↔ 2 SO2 (g) + O2(g)
∆Hº = 196,38 kJ y ∆Gº = 139,86 kJ. Asumiendo que ∆Hº es independiente de la temperatura, calcular: a) ∆Gº y el grado de disociación del SO3 a 600K y 0,5 atm de presión
...