Question 16.2: Calculate ΔS° for ⓐ dissolving one mole of calcium hydroxide...

Calculate ΔS° for

ⓐ dissolving one mole of calcium hydroxide in water.

ⓑ the combustion of one gram of methane to form carbon dioxide and liquid water.

STRATEGY

1. Write a balanced equation for dissolving Ca(OH)_{2}.
2. Find ΔS° by substituting S° values found in Table 16.1 into Equation 16.1.

Table 16.1 Standard Entropies at 25°C (J/mol·K) of Elements and Compounds at 1 atm, Aqueous Ions at 1 M

Elements
Ag(s)              42.6              Cl_{2}(g)               223.0              I_{2}(s)               116.1              O_{2}(g)                  205.0
Al(s)               28.3              Cr(s)                 23.8                 K(s)                 64.2               Pb(s)                    64.8
Ba(s)              62.8               Cu(s)                 33.2                 Mg(s)              32.7              P_{4}(s)                   164.4
Br_{2}(l)             152.2            F_{2}(g)                 202.7               Mn(s)              32.0              S(s)                      31.8
C(s)                5.7                 Fe(s)                  27.3                  N_{2}(g)               191.5            Si(s)                     18.8
Ca(s)              41.4              H_{2}(g)                130.6                Na(s)               51.2               Sn(s)                   51.6
Cd(s)             51.8                Hg(l)                 76.0                  Ni(s)                29.9              Zn(s)                    41.6
Compounds
AgBr(s)          107.1          CaCl_{2}(s)             104.6              H_{2}O(g)             188.7            NH_{4}NO_{3}(s)         151.1
AgCl(s)          96.2          CaCO_{3}(s)            92.9                H_{2}O(l)              69.9               NO(g)                   210.7
AgI(s)            115.5          CaO(s)                 39.8                H_{2}O_{2}(l)            109.6            NO_{2}(g)                 240.0
AgNO_{3}(s)     140.9        Ca(OH)_{2}(s)         83.4              H_{2}S(g)              205.7            N_{2}O_{4}(g)              304.2
Ag_{2}O(s)        121.3          CaSO_{4}(s)            106.7              H_{2}SO_{4}(l)          156.9             NaCl(s)                  72.1
Al_{2}O_{3}(s)       50.9          CdCl_{2}(s)            115.3                HgO(s)              70.3               NaF(s)                  51.5
BaCl_{2}(s)       123.7          CdO(s)                54.8                KBr(s)               95.9               NaOH(s)               64.5
BaCO_{3}(s)     112.1          Cr_{2}O_{3}(s)            81.2                KCl(s)                82.6               NiO(s)                  38.0
BaO(s)          70.4           CuO(s)                42.6                KClO_{3}(s)           143.1            PbBr_{2}(s)              136.0
BaSO_{4}(s)     132.2         Cu_{2}O(s)             93.1                KClO_{4}(s)           151.0            PbCl_{2}(s)              136.0
CCl_{4}(l)          216.4          CuS(s)               66.5                KNO_{3}(s)            133.0            PbO(s)                  66.5
CHCl_{3}(l)      201.7          Cu_{2}S(s)             120.9              MgCl_{2}(s)            89.6            PbO_{2}(s)                68.6
CH_{4}(g)        186.2         CuSO_{4}(s)           107.6              MgCO_{3}(s)          65.7              PCl_{3}(g)                311.7
C_{2}H_{2}(g)      200.8         Fe(OH)_{3}(s)       106.7              MgO(s)                26.9            PCl_{5}(g)                 364.5
C_{2}H_{4}(g)      219.5          Fe_{2}O_{3}(s)           87.4                Mg(OH)_{2}(s)       63.2              SiO_{2}(s)                41.8
C_{2}H_{6}(g)      229.5         Fe_{3}O_{4}(s)           146.4              MgSO_{4}(s)          91.6              SnO_{2}(s)               52.3
C_{3}H_{8}(g)      269.9         HBr(g)               198.6              MnO(s)              59.7              SO_{2}(g)                248.1
CH_{3}OH(l)   126.8         HCl(g)                186.8              MnO_{2}(s)            53.0            SO_{3}(g)                256.7
C_{2}H_{5}OH(l)  160.7        HF(g)                 173.7                NH_{3}(g)              192.3            ZnI_{2}(s)               161.1
CO(g)          197.6           HI(g)                 206.5              N_{2}H_{4}(l)              121.2            ZnO(s)               43.6
CO_{2}(g)        213.6         HNO_{3}(l)            155.6                NH_{4}Cl(s)            94.6              ZnS(s)                57.7
Cations                                                                              Anions
Ag^{+}(aq)         72.7         Hg^{2+}(aq)         -32.2               Br^{-}(aq)                82.4         HPO_{4}^{2-}(aq)         -33.5
Al^{3+}(aq)       -321.7      K^{+}(aq)             102.5               CO_{3}^{2-}(aq)         -56.9         HSO_{4}^{-}(aq)              131.8
Ba^{2+}(aq)       9.6          Mg^{2+}(aq)        -138.1             Cl^{-}(aq)                56.9             I^{-}(aq)                    111.3
Ca^{2+}(aq)      -53.1         Mn^{2+}(aq)        -73.6              ClO_{3}^{-}(aq)            162.3         MnO_{4}^{-}(aq)            191.2
Cd^{2+}(aq)       -73.2       Na^{+}(aq)            59.0             ClO_{4}^{-}(aq)             182.0         NO_{2}^{-}(aq)               123.0
Cu^{+}(aq)         40.6         NH_{4}^{+}(aq)         113.4           CrO_{4}^{2-}(aq)         50.2           NO_{3} ^{-}(aq)              146.4
Cu^{2+}(aq)       -99.6        Ni^{2+}(aq)         -128.9          Cr_{2}O_{7}^{2-}(aq)       261.9          OH^{-}(aq)                  -10.8
Fe^{2+}(aq)       -137.7       Pb^{2+}(aq)         10.5              F^{-}(aq)                    -13.8           PO_{4}^{3-}(aq)             -222
Fe^{3+}(aq)       -315.9       Sn^{2+}(aq)         -17.4            HCO_{3}^{-}(aq)            91.2          S^{2-}(aq)                   -14.6
H^{+}(aq)         0.0            Zn^{2+}(aq)         -112.1           H_{2}PO_{4}^{-}(aq)         90.4          SO_{4}^{2-}(aq)              20.1

ΔS° = ΣS°_{products} – ΣS°_{reactants}          (16.1)

STRATEGY

1. Write a balanced equation for the reaction.
2. Find ΔS° by substituting S° values from Table 16.1 into Equation 16.1.
Note that the value you obtained is for the difference in entropy for one mole.
3. Use ΔS° for one mole as a conversion factor to obtain ΔS° for one gram of CH_{4}.

The blue check mark means that this solution has been answered and checked by an expert. This guarantees that the final answer is accurate.
Learn more on how we answer questions.

Ca(OH)_{2}(s)  →  Ca^{2+}(aq)  +  2  OH^{-}(aq) 1. Equation
ΔS° = S°Ca^{2+}(aq)  +  2S°  OH^{-}(aq)  –  S°  Ca(OH)_{2}(s)

= 1 mol\left(\frac{-53.1  J}{mol  ·  K}\right)  +  2  mol  \left(\frac{-10.8  J}{mol  ·  K}\right)  –  1  mol\left(\frac{+83.4  J}{mol  ·  K}\right) = -158.1 J/K

2. ΔS°

CH_{4}  +  2  O_{2}(g)  →  CO_{2}(g)  +  2H_{2}O(l) 1. Equation
ΔS° = S° CO_{2}(g)  +  2S°  H_{2}O(l)  – [S°  CH_{4}(g)  +  2S° O_{2}(g)]

= 1 mol\left(\frac{+213.6  J}{mol  ·  K}\right)  +  2  mol  \left(\frac{+69.9  J}{mol  ·  K}\right)  –  \left[1  mol\left(\frac{+186.2  J}{mol  ·  K} \right)  +  2  mol  \left(\frac{+205.0  J}{mol  ·  K}\right)\right]

= – 242.8 J/K for the combustion of one mole of CH_{4}.

2. ΔS° for one mole
\frac{-242.8  J/K}{1  mol  CH_{4}}  ×  \frac{1  mol  CH_{4}}{16.04  g} = -15.14 J/K 2. ΔS° for one gram

END POINT

Notice that when there is a decrease in the number of moles of gas (part b), ΔS° is negative.

Related Answered Questions

Question: 16.6

Verified Answer:

ΔH° = 98.8 kJ; ΔS° = 0.1415 kJ/K ΔH°; ΔS° ΔG° = ...
Question: 16.8

Verified Answer:

ΔG° = ΔG°_{f}  Pb^{2+}(aq)  +  2ΔG°_{f}  Cl...