Cuestiones_problemas_termoquimica

CUESTIONES
Y
PROBLEMAS

TERMOQUÍMICA

Autor: Tomás Mata García

CUESTIONES
1.- Indique, razonadamente, si cada una de las siguientes proposiciones, relativas a la
variación de energía libre de Gibbs, ∆G, es verdadera o falsa:
a) Puede ser positiva o negativa, pero nunca puede ser cero.
b) Es independiente de la temperatura.
c) Cuando ∆G es negativo, la reacción es espontánea.
Solución:
a) Falso.∆G = ∆H – T∆S. Luego la suma de estos dos términos puede ser
positiva(reacción no espontánea), negativa(reacciones espontáneas) y cero cuando la
reacción se encuentra en equilibrio.
b) Falso. Como puede verse el término –T∆S es directamente proporcional a la
temperatura, luego ∆G depende de la temperatura.
c) Verdadero. Si el ∆G es negativo quiere decir que los reactivos tienden a pasar aproductos espontáneamente cediendo energía y adquiriendo el sistema un estado de
menor energía y por tanto más estable.
2.- Explique cómo variará con la temperatura la espontaneidad de una reacción
química en la que ∆Hº<0 y ∆Sº<0, suponiendo que ambas magnitudes permanecen
constantes con la variación de temperatura.
Solución:
a) ∆G = ∆H – T∆S. Para temperaturas bajas el término entrópico (– T∆S) esmayor
que cero y menor en valor absoluto al término entálpico ∆H. Decimos que el término
estálpico predomina sobre el término entrópico. Luego ∆G<0 y la reacción es
espontánea.
b) Para temperaturas altas el término entrópico es positivo mayor en valor absoluto
que el término entálpico que es negativo. Luego el término entrópico predomina sobre
el término entálpico y ∆G>0 y la reacción es noespontánea.

3.- Indique razonando la respuesta, si son verdaderas o falsas las siguientes
proposiciones:
a) La energía libre depende de la temperatura.
b) No basta que una reacción sea exotérmica para que sea espontánea.
c) En una reacción química la variación de entropía es siempre positiva.
Solución:
a) Verdadero. ∆G = ∆H – T∆S, como vemos ∆G depende del término entrópico
(– T∆S) y este depende de latemperatura.
b) Verdadero. Puede ocurrir que el término entálpico sa negativo y el término
entrópico sea positivo y mayor en valor absoluto que ∆H, con lo cual predomina el
término entrópico sobre el término entálpico, y ∆G será positivo y por lo tanto la
reacción es no espontánea.
c) Falso. La entropía es una medida del desorden del sistema, y esta puede aumentar
o disminuir, es decir ∆S puede serpositiva o negativa.
4.- Dados los procesos:
N2 (g) + 3 H2 (g) U 2 NH3 (g) ∆H < 0
H2O (l) U H2O (g) ∆H > 0
a) Indique de forma razonada, cómo será el signo de ∆S en cada reacción.
b) Analice la espontaneidad de ambos procesos.
Solución:
a) La entropía es una medida del desorden del sistema, y esta puede aumentar o
disminuir, es decir ∆S puede ser positiva o negativa. En general una reacción queorigina un aumento en el número de moles de gas va acompañada de un aumento de la
entropía y en este caso(reacción 1ª) disminuye el número de moles gaseosos que
pasan de 4 a 2, luego la entropía disminuye.
En cuanto a la segunda reacción, el desorden y por lo tanto aumenta al aumentar el
movimiento caótico de las moléculas de agua al pasar de líquido a vapor de agua.
b) ∆G = ∆H – T∆S, a bajastemperaturas puesto que el término entálpico es negativo
y predominará sobre el término entrópico que es positivo, ∆G es negativo y la
reacción es espontánea. En cambio a altas temperaturas es el término entrópico el
que predominará sobre el término entálpico y ∆G es positivo luego la reacción es no
espontánea.
En la segunda reacción, a bajas temperaturas, ∆G>0 , luego la reacción es no espontánea.
Aaltas temperaturas ocurre lo contrario y ∆G<0, luego la reacción es espontánea.

5.- Justifique la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones:
a) Algunas reacciones exotérmicas son espontáneas.
b) En ciertas reacciones químicas, la variación de entalpía coincide con la variación de
energía interna.
c) La variación de entropía de una reacción espontánea puede ser negativa.
Solución:
a)...