Question

Calcule ∆G^0 para las siguientes reacciones a 25°C
H2(g) + CuO(S)→ H2O(g) + Cu(S)
2Al(s) + 3ZnO(s) → Al2O3(s) +3Zn(s)
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g)+2H2O(l)

Answer 1

Hola!

a) ΔG = -97349,74J/mol
b) ΔG = -621899,96J/mol
c) ΔG = -969485,9J/mol 

  Resolución
La energía libre de Gibbs viene dada por:

ΔG = ΔH° - TΔS°

Donde:
G: energía libre (J/mol)
H: entalpía (J/mol)
S: entropía (J/mol.K)
T: temperatura (K)

Buscamos en las tablas a condiciones estándar, las H(J/mol) y S(J/mol.K) de cada elemento y compuesto que aparece en las reacciones:

H₂ (g): 0 ; 130,575
CuO(s): -157300 ; 43,5
H₂O (g): -241600 ; 188,7
Cu(s): 0 ; 33,150
Al(s): 0 ; 28,3
ZnO(s): -347800 ; 43,9
Al₂O₃(s): -1669000 ; 51
Zn(s): 0 ; 41,63
CH₄(g): -74800 ; 186,3
O₂ (g): 0 ; 49
CO₂ (g): -393500 ; -213,4
H₂O (l): -285900 ; 69,91

Calculamos la entalpía de formación ΔH°
ΔH° = ∑nΔHproductos - ∑nΔHreactivos

Donde n es el coeficiente de estequiometría.

Para la reacción 1 quedaría:
ΔH° = (1*(-241600) + 1*(0)) - (1*(0) + 1*(-157300))

ΔH° = -84300J/mol

Calculamos la entropía
ΔS° = ∑nΔSproductos - ∑nΔSreactivos

Donde n es el coeficiente de estequiometría.

Para la reacción 1 quedaría:
ΔS° = (1*(188,7) + 1*(33,150)) - (1*(130,575) + 1*(43,5))

ΔS° =  47,775J/mol.K

La energía libre de Gibbs para la primera reacción es:

ΔG =  -84300J/mol - (25°C + 273,15)K*(47,775J/mol.K)

ΔG = -97349,74J/mol
Por ser negativa, la reacción es espontánea.

De igual manera se realiza para las demás reacciones. Se debe estar atento al estado de agregación en el que se encuentra el compuesto.

Reacción 2:
ΔH° = (1*(-1669000) + 3*(0)) - (2*(0) + 3*(-347800))

ΔH° = -625600J/mol

Calculamos la entropía

ΔS° = (1*(51) + 3*(41,63)) - (2*(28,3) + 3*(43,9))

ΔS° =  -12,41J/mol.K

La energía libre de Gibbs para la primera reacción es:

ΔG =  -625600J/mol - (25°C + 273,15)K*(-12,41J/mol.K)

ΔG = -621899,96J/mol (espontánea)


Reacción 3:
ΔH° = (1*(-393500) + 2*(-285900)) - (1*(-74800) + 2*(0))

ΔH° = -890500J/mol

Calculamos la entropía

ΔS° = (1*(213,4) + 2*(69,91)) - (1*(186,3) + 2*(49,0))

ΔS° =  264,92J/mol.K

La energía libre de Gibbs para la primera reacción es:

ΔG =  -890500J/mol - (25°C + 273,15)K*(264,92J/mol.K)

ΔG = -969485,9J/mol (espontánea)

Espero haberte ayudado!