Problema 2 · Química PAU Aragón Extraordinaria 2021

Tema: Termoquímica y espontaneidad: entalpía, entropía y energía libre · Del examen Extraordinaria (2021)

Enunciado

2. (2 puntos) Indique razonadamente en qué condiciones de temperatura (altas, bajas o a cualquier temperatura) serán espontáneas las siguientes reacciones, o si hay alguna que no será espontánea a ninguna temperatura:

a)

C (s)+2 H2 (g)→CH4 (g)(ΔH=−74,8 kJ)\text{C (s)} + 2\text{ H}_2\text{ (g)} \rightarrow \text{CH}_4\text{ (g)} \quad (\Delta H = -74{,}8\text{ kJ}) [0,5 puntos]

b)

3 O2 (g)→2 O3 (g)(ΔH=+285,5 kJ)3\text{ O}_2\text{ (g)} \rightarrow 2\text{ O}_3\text{ (g)} \quad (\Delta H = +285{,}5\text{ kJ}) [0,5 puntos]

c)

CH3OH (g)+3/2 O2 (g)→CO2 (g)+2 H2O (g)(ΔH=−764,4 kJ)\text{CH}_3\text{OH (g)} + 3/2\text{ O}_2\text{ (g)} \rightarrow \text{CO}_2\text{ (g)} + 2\text{ H}_2\text{O (g)} \quad (\Delta H = -764{,}4\text{ kJ}) [0,5 puntos]

d)

2 Ag2O (s)→4 Ag (s)+O2 (g)(ΔH=+71,2 kJ)2\text{ Ag}_2\text{O (s)} \rightarrow 4\text{ Ag (s)} + \text{O}_2\text{ (g)} \quad (\Delta H = +71{,}2\text{ kJ}) [0,5 puntos]

Enunciado: Problema 2 · Química PAU Aragón Extraordinaria 2021

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

Justificación apartado a)

Solución: En esta reacción se pasa de 2 moles gaseosos en los reactivos a sólo 1 en el producto, por lo que disminuye el desorden ⇒ ΔS < 0. Como ΔG = (-) - T(-), para que ΔG < 0 la temperatura debe ser baja (T < ΔH/ΔS).

Justificación apartado b)

Solución: Se pasa de 3 moles gaseosos a 2 moles gaseosos, por lo que ΔS < 0. Con ΔH > 0 y ΔS < 0, ΔG = (+) - T(-) = (+) + (+) > 0 siempre. No es espontánea a ninguna temperatura.

Justificación apartado c)

Solución: Se pasa de 2,5 moles gaseosos a 3 moles gaseosos, por lo que aumenta el desorden ⇒ ΔS > 0. Con ΔH < 0 y ΔS > 0, ΔG = (-) - T(+) = (-) + (-) < 0 a cualquier temperatura.

Justificación apartado d)

Solución: En reactivos solo hay sólidos y en productos hay 1 mol de gas, por lo que aumenta el desorden ⇒ ΔS > 0. Con ΔH > 0 y ΔS > 0, ΔG = (+) - T(+); será espontánea a temperaturas altas (T > ΔH/ΔS).

Condiciones de temperatura para la espontaneidad (apartados a, b, c, d)

Solución: a) Temperaturas bajas; b) A ninguna temperatura; c) A cualquier temperatura; d) Temperaturas altas

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