GUÍA DE PROBLEMAS Nº 3

FISICOQUÍMICA
GUÍA DE PROBLEMAS N° 3
TEMA: TERMOQUÍMICA.
Objetivos direccionales:
Que el alumno:
- Combine datos termodinámicos para el cálculo de calores de reacción en reacciones
químicas.
- Conozca la dependencia de los calores de reacción con la temperatura.
Objetivos operacionales:
Que el alumno:
- Evalúe la variación de entalpía y energía interna en las reacciones químicas.
- Utilice métodos indirectos en la determinación de calores de reacción.
- Calcule calores integrales y diferenciales de solución.
- Utilice entalpías de formación en la resolución de problemas.
- Calcule calores de neutralización de ácidos y bases y calores de formación de iones.
- Utilice las entalpías de enlace y la aproximación de grupos termoquímicos en el
cálculo de calores de formación.
- Obtenga las expresiones del calor de reacción en función de la temperatura.
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FISICOQUÍMICA
1.- Una muestra de sacarosa que pesa 0,1265 g se quema en una bomba calorimétrica.
Luego de efectuarse la reacción, se encuentra que para producir eléctricamente un
aumento igual de temperatura se necesitan 2.082,3 J.
a) Calcular el calor de combustión de la sacarosa.
b) Con el calor de combustión y los datos apropiados de tabla, calcular el calor de
formación de la sacarosa.
c) Si el aumento de temperatura en el experimento es 1,743°C. ¿Cuál es la capacidad
calorífica del calorímetro y su contenido?
2.- En base a los datos a 25oC:
Fe2O3(s) + 3C(graf)→ 2Fe(s) + 3CO(g) ∆Ho= 490,78 kJ
FeO(s) + C(graf) → Fe(s) + CO(g)
∆Ho= 156,06 kJ
C(graf) + O2(g) → CO2(g)
∆Ho= -393,51 kJ
CO(g) + 1/2 O2(g) → CO2(g)
∆Ho= -282,96 kJ
a) Calcular los calores de formación estándar a 25°C del FeO(s) y del Fe2O3(s).
b) Si a 25°C:
O2(g) →2O(g) ∆Ho= 495,04 kJ
Fe(s) →Fe(g) ∆Ho= 404,51 kJ
Calcule ∆H° a 25°C para la reacción:
Fe(g) + O(g) →FeO(s)
c) Suponga que los gases se comportan idealmente y calcule ∆U° para la misma
reacción.
3.- Una solución contiene inicialmente 64,47% en peso de ácido sulfúrico, se diluye
hasta que el porcentaje de aquel es de 35,25% en peso.
a) ¿Cuál será el calor integral de dilución cuando 152 g de la solución inicial se diluyen
a 25°C?
b) ¿Cuál será el calor diferencial de dilución del ácido y agua bajo aquellas
condiciones?
(Usar datos de la tabla que corresponde).
4.- A partir de los calores de formación en kcal a 25°C:
H2SO4(l)
H2SO4.1Aq
H2SO4.2Aq
H2SO4.4Aq
-193,91
-200,62
-203,93
-206,83
H2SO4.10Aq
H2SO4.20Aq
H2SO4.100Aq
H2SO4. Aq
-209,93
-211,00
-211,59
-216,90
a) Calcular el calor de solución del ácido sulfúrico para estas soluciones.
b) Calcular el calor diferencial de solución del ácido sulfúrico y el agua para una
solución de fracción molar de ácido sulfúrico 0,10.
5.- Calcúlese el valor de ∆H para la precipitación de carbonato de calcio de una solución
acuosa con baja concentración de iones Ca2+, como resultado de añadir gas CO2.
(Utilice datos de tabla).
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FISICOQUÍMICA
6.- Estimar la entalpía estándar de formación a 298 K del 2,2-dimetilpropano a partir de
energías de enlace y utilizando la aproximación de los grupos termoquímicos de
Benson.
7.- Las ropas húmedas pueden ser fatales en la montaña. Suponga que su ropa ha
absorbido 1 kg de agua y un viento frío la secó.
a) ¿Qué pérdida de calor experimenta el cuerpo para compensar?
b) ¿Cuánta glucosa debiera consumir para recuperar la pérdida?
c) Suponga que su cuerpo no compensó la pérdida de calor. ¿Cuál será su temperatura al
final de la evaporación? Suponga que su capacidad calorífica es la misma que la del
agua.
8.- Al despertar de la hibernación, un hamster puede elevar la temperatura de su cuerpo
en 30K.
Suponiendo que el calor necesario para esto proviene de la combustión de ácidos grasos,
calcular el peso de ácido graso necesario para calentar un hamster de 100 g. (Utilizar
como dato el ∆H de combustión del ácido esteárico que es -11.360 kJ/mol y suponga
que el calor específico del tejido del hamster es 3,30 J/K g).
9.- Los valores de ∆U de combustión de la glucosa (C6H12O6) y ácido esteárico
(C18H36O2) son -2.880 y -11.360 kJ/mol respectivamente a 310 K. Calcular ∆H para
cada uno de estos procesos.
Basados en los resultados comente la conveniencia relativa del glucógeno (polímero que
consta de unidades de glucosa) y los ácidos grasos como reservas de energía en el
cuerpo.
RESPUESTAS
1.-a) ∆cH.= -5.627,8 kJ/mol.
b) ∆fH° = -2.238,2 kJ/mol.
c) cp= 1.194,6 J/grado.
2.-a) ∆fH°FeO(s)= -266,61 kJ/mol, ∆fH°Fe2O3(s)= -822,43 kJ/mol.
b) ∆H°= -918,64 kJ.
c) ∆U°= -913,684 kJ.
3.-a) ∆HI,d= - 18,2 kJ.
b) ∆Hd de H2SO4 = -27,027 kJ, ∆Hd de H2O= 5,217 kJ.
4.-a) soluc.
∆Hs(kJ)
soluc.
∆Hs(kJ)
H2SO4.1Aq
-28,07
H2SO4.20Aq
-71,51
H2SO4.2Aq
-41,92
H2SO4.4Aq
-54,06
H2SO4.10Aq
-67,03
H2SO4.100Aq H2SO4. Aq
-73,97
-96,19
b) ∆Hde H2O = -1,333 kJ/mol, ∆H de H2SO4 = -53,003 kJ/mol.
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FISICOQUÍMICA
5.- ∆rH°= 15,44 kJ.
6.- b) -160,52 kJ/mol
7.-a)∆H = 2,5 MJ
b) m= 160 g de glucosa
8.- m= 0,25 g.
9.- ∆cH = ∆cU (glucosa); ∆cH= -11.381 kJ/mol (ácido esteárico).
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