Archivo de la categoría: Termoquímica

Problema 1710

El pentaóxido de dinitrógeno es un compuesto altamente reactivo que puede dar lugar a diferentes reacciones de descomposición en fase gaseosa, como por ejemplo:

2N_2O_5(g)\rightarrow4NO_2(g)+O_2(g)\qquad\Delta H^0(298~K)>0

a) Razone, cualitativamente, si la variación de entropía estándar (\Delta S^0) de la reacción anterior, a 298 K, es positiva o negativa. Calcule su valor a partir de los datos de la tabla termodinámica siguiente:

\begin{array}{|c|c|c|c|}\hline\text{Sustancia}&O_2(g)&NO_2(g)&N_2O_5(g)\\\hline\begin{array}{c}\text{Entrop\'ia est\'andar absoluta }(S^0)\\(J\cdot K^{-1}\cdot mol^{-1}\end{array}&205.1&240.1&355.7\\\hline\end{array}

Diga si la reacción de descomposición del N_2O_5 en NO_2 y O_2 es espontánea a temperaturas altas o bajas, y justifique, cualitativamente, la respuesta. Suponga que los valores de entalpía y de entropía estándar no varían con la temperatura.

b) Al estudiar la cinética de descomposición del N_2O_5 en NO_2 y O_2, a la temperatura de 298 K, hemos obtenido los siguientes datos experimentales:

\begin{array}{|c|c|c|}\hline[N_2O_5(g)]~(mol\cdot l^{-1})&5\cdot10^{-2}&3\cdot10^{-2}\\\hline\text{Velocidad de reacci\'on }(mol\cdot l^{-1}\cdot s^{-1})&8.5\cdot10^{-5}&5.1\cdot10^{-5}\\\hline\end{array}

Determine el orden de reacción y calcule el valor de la constante de velocidad. Razone, a partir de un modelo cinético, qué efecto tiene sobre la velocidad de reacción la adición de un catalizador.

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Problema 1706

El airbag (o airbag) está considerado, en combinación con el cinturón de seguridad, como uno de los mejores sistemas para reducir las lesiones ocasionadas por un accidente de tráfico. Cuando un vehículo recibe un fuerte impacto, la azida de sodio (NaN_3) que llevan los airbags se descompone rápidamente y forma nitrógeno gaseoso, que llena la almohada y amortigua el golpe de los ocupantes.

a) La azida de sodio se prepara comercialmente a partir de la reacción entre el monóxido de dinitrógeno y el amiduro de sodio según la siguiente ecuación química:

N_2O(g)+2NaNH_2(s)\rightarrow NaN_3(s)+NaOH(s)+NH_3(g)

Cuando reaccionan a presión constante 4,0 mol de NaNH_2 con un exceso de N_2O, en condiciones estándar y a 298 K, se absorben 111,6 kJ de energía en forma de calor. Calcule la entalpía estándar de formación de la azida de sodio a esta temperatura.
b) En la bibliografía podemos encontrar los siguientes datos en relación con los cambios de fase del nitrógeno (N_2):

\begin{array}{|c|c|c|}\hline\text{Punto de fusi\'on}&\text{Punto de ebullici\'on}&\text{Punto triple}\\\hline1~atm&1~atm&0.123~atm\\\hline63.3~K&77.4~K&63.15~K\\\hline\end{array}

Defina el término punto triple de una sustancia. Haga un dibujo aproximado del diagrama de fases del nitrógeno, marque los tres puntos que figuran en la tabla e indique las zonas en las que el nitrógeno se encuentra en fase sólida, líquida y gaseosa. Razone si podemos sublimar el nitrógeno a presión atmosférica.

Datos: Entalpías estándar de formación a 298 K:

\Delta H_f^0(N_2O,g)=82~kJ\cdot mol^{-1};~\Delta H_f^0(NH_3,g)=-46.1~kJ\cdot mol^{-1};\\\Delta H_f^0(NaNH_2,s)=-123.7~kJ\cdot mol^{-1};~\Delta H_f^0(NaOH,s)=-425.2~kJ\cdot mol^{-1}

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