Quimica inorganica.

TAREA 3

TRABAJO COLABORATIVO No.1

1. Un mecanismo rápido y que ha sido propuesto para la formación del ácido nítrico en la eliminación de los  óxidos de nitrógeno provenientes de algunos procesos de combustión, incluye una reacción entre el dióxido de nitrógeno (NO2) y el ozono atmosférico (O3) que genera el compuesto intermedio óxido de nitrógeno (N2O5). Este último se disuelve en agua para dar HNO3. Las ecuaciones que representan esta secuencia propuesta son:

(1)   2NO2 (g) + O3 (g) → N2O5 (g) + O2 (g)

(2)   N2O5 (g) + H2O (L) → 2HNO3 (L)

Calcular entonces para el proceso:

a. El calor liberado o absorbido por cada una de las reacciones a temperatura ambiente.

El cálculo del calor liberado de las reacciones planteadas, será:

[pic 1]

[pic 2]

[pic 3]

Cancelamos unidades;[pic 4]

[pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

RTA: el calor liberado es de -198.6 KJ, y el signo negativo nos indica que la reacción es de tipo exotérmica.

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[pic 9]

Cancelamos unidades;[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

RTA: el calor liberado es de -71.9 KJ, y el signo negativo nos indica que la reacción es de tipo exotérmica.

b. Serán reacciones espontáneas a temperatura ambiente.

Para determinar la espontaneidad de estas reacciones se hacen mediante el criterio de ∆G y es el siguiente.

∆G>0  →No es espontánea.

∆G=0  →Equilibrio.

∆G<0  →Espontánea.

Para determinar dicho criterio se hace mediante el cambio  de energía libre estándar:

[pic 13]

[pic 14]

[pic 15]

[pic 16]

Cancelamos unidades;

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[pic 18]

[pic 19]

RTA: el valor coincide con el criterio anteriormente mencionado de  ∆G<0 , entonces la reacción es espontanea a temperatura ambiente.

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[pic 21]

[pic 22]

Cancelamos unidades;

[pic 23]

[pic 24]

RTA: el valor coincide con el criterio anteriormente mencionado de  ∆G<0 , entonces la reacción es espontanea a temperatura ambiente.

c. ¿Cómo será el cambio de entropía para cada una de las reacciones a temperatura ambiente?

La variación de entropía de la reacción está dada por:

[pic 25]

[pic 26]

[pic 27]

 Cancelamos unidades;[pic 28]

[pic 29]

[pic 30]

[pic 31]

RTA: Se puede determinar que hay una disminución de entropía equivalente a  -157.92 J/K en la reacción.

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[pic 34]

Cancelamos unidades;

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[pic 36]

RTA: Se puede determinar que hay una disminución de entropía equivalente a  -114.3 J/K en la reacción.

d. Si se mantienen ∆HRXN  y ∆SRXN constantes, ¿cómo será la variación de la energía libre de Gibbs en las reacciones, para un rango de temperatura de 50°C a 500°C, en intervalos de 50°C?, ¿se afectará la espontaneidad de las reacciones?

[pic 37]

Con los datos obtenidos anteriormente podemos calcular la energía libre de Gibbs a partir de la siguiente ecuación:

Ecuación:

  [pic 38]

Datos:

[pic 39]

[pic 40]

Calculamos los datos de las temperaturas de cada intervalo en grados Kelvin y la conversión de unidades de entropía para remplazar en la ecuación, los datos se muestran en la Tabla 1.

Conversión de temperaturas para el primer intervalo: 50ºC

Formula: [pic 41]

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El procedimiento se repite para cada intervalo entre 50ºC y 500ºC.

Conversión de unidades de entropía.

Formula: [pic 44]

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[pic 46]

Remplazamos en la ecuación (1):

[pic 47]

[pic 48]

[pic 49]

...