Ejercicio 4 Serie 6

2. Serie 6
Problema 4

3. Enunciado
Para la conversión entre NO2 (g) y N2O4 (g)
a) Calcular Kp a 25 ºC para la reacción escrita en sentido
espontáneo
b) ¿Cuál de los dos gases será estable a 25 ºC?
c) Calcular ΔGº y Kp para la reacción inversa
d) Con los datos del problema 3 y del 4 a), calcular Kp para
la reacción:
2 NO (g) + 2 O3 (g) ⇔ N2O4 (g) + 2 O2 (g) a 298 K
Datos faltantes: ΔG°f NO2 (g)= 51,3kJ/mol
ΔG°f N2O4 (g) = 97,89kJ/mol

4. a) Calcular Kp a 25 ºC para la reacción escrita en sentido
espontáneo
No sabemos cual es el sentido de la reacción
2 NO2 (g) N2O4 (g)
Tenemos que analizar el valor de ΔG
A P y T constantes, el sentido del cambio
espontáneo es el
sentido donde ΔG <0
??

5. Cálculo de ΔG° reacción
• La G es una función de estado, entonces se puede usar
la ley de Hess si se utilizan energías libres estándar de
formación (ΔGf° )
• Los ΔGf° se encuentran tabuladas. El supraíndice°
significa estándar.
• Estado estándar: 1 bar y las tablas se hacen
habitualmente a 25°C.
Queremos conocer el ΔG° de una reacción química global
del tipo:
aA (i) + bB (i) → cC (i) + dD (i)
Donde:
• a, b, c y d son los coeficientes estequiométricos
• (i) es el estado de agregación de reactivos y productos

6. Se puede calcular la ΔG° de una reacción química a partir de las
energías libres de formación (molares) estándar de reactivos y
productos como:
ΔG°reacción= Σ ni ΔG°f productos - Σ ni ΔG°f reactivos
Donde ni son los coeficientes estequiométricos (a,b,c,d)
Para nuestro problema planteando en sentido hacia la derecha:
ΔG°reacción= ΔG°f N2O4 (g) - 2 ΔG°f NO2 (g)
= 1mol 97,89kJ/mol-2 mol. 51,3kJ/mol=- 4,71 kJ< 0
Espontánea en el sentido de formación del N2O4

7. Ahora vamos a calcular Kp
• En las reacciones en que intervengan gases es más
sencillo medir presiones parciales que concentraciones.
a A (g) + b B (g) c C (g) + d D (g)
y se observa la constancia de Kp viene definida por:
Para nuestra reacción: p(N2O4)
KP = —————
p(NO2)2
c d
C D
P a d
A D
p p
K
p p




8. C D
A B
eq
P P
Pº Pº
G Gº RTln 0
P P
Pº Pº
c d
a b
 
   
 
 
 
 
 
 
    
 
   
 
   
 
   
 
Cuando se alcanza el equilibrio: G = 0
Kp
Constante de equilibrio
termodinámica
(adimensional)

9. Resolvemos :
A temperatura y presión constantes:

10. b) ¿Cuál de los dos gases será estable a 25 ºC?
2 NO2 (g) N2O4 (g)
2 NO2 (g) N2O4 (g)
El sentido de la reacción espontánea es
como está
planteada por lo cual el producto más
estable es
el N2O4 (g)

11. c) Calcular ΔGº y Kp para la reacción inversa
ΔG es función de estado
Aplicamos a la reacción inversa
ΔG°reacción inversa= -ΔG°reacción directa
ΔG°reacción= Σ ni ΔG°f productos - Σ ni ΔG°f reactivos
N2O4 (g) 2 NO2 (g)
ΔG°reacción= 2 ΔG°f NO2 (g)- ΔG°f N2O4 (g)
= 2 mol. 51,3kJ/mol- 1mol 97,89kJ/mol=4,71 kJ> 0

12. Para nuestra reacción directa:
p(N2O4)
KPd = —————
p(NO2)2
Para nuestra reacción inversa:
p(NO2) 2
KPi = ————— =1/ KPd = 1/6,89=0,145
p(N2O4)

13. d) Con los datos del problema 3 y de 4 a), calcular Kp para la
reacción:
2 NO (g) + 2 O3 (g) ⇔ N2O4 (g) + 2 O2 (g) a 298 K
• 2(NO (g) + O3 (g) ⇔ NO2 (g) + 2 O2 (g)) 2(ΔG°r1= -198,44kJ)
• 2 NO2 (g) ⇔ N2O4 (g) ΔG°r2= - 4,71 kJ
2 NO (g) + 2 O3 (g) ⇔ N2O4 (g) + 2 O2 (g) ΔG°r3= ????
ΔG°r3= ΔG°r1+ 2 ΔG°r2= -401,61kJ
producido en automóviles y plantas de energía.
En la atmosfera contribuye al agujero en la capa