Problemas resueltos-Tema 4

49.-
Calcular la variación de la entalpía estándar de reacción para la combustión de metano,
conociendo que la entalpía normal de formación del CO2 es -94.05 Kcal/mol, la del metano
-17,84 Kcal/mol, y la del H2 O -68,32 Kcal/mol respectivamente a 298K.
Sol.
? HT0 =-212,85 Kcal/mol
50.-
La entalpía estandar de la reacción de hidrogenación del propeno tiene un valor de
-124KJ mol -1 . La entalpía normal de reacción para la combustión del propano es -2220 KJ
mol-1 , y la entalpía normal de formación del H2 O es -286KJ/mol. Calcular la entalpía estandar
de reacción del proceso de combustión del propeno.
Sol.
? H0 =-2058 KJ/mol
51.-
Conocidos los datos de la siguiente tabla, ¿Cual es el calor de combustión del ácido benzoico?
Sol.
? H0 =-766 Kcal/mol
Enlace
Energía (Kcal/mol)
Grupo
Energía de Resonancia
(Kcal/mol)
52.-
C-C
58,6
bencénico C6H6
38
C=C
100
COOH
28
C-H
87,3
CO2
33
C=O
152
C-O
70
O-H
110,2
O=O
118
La entalpía de formación del CO2 (g) a 298 K es -393,5 KJ mol -1 , y la del CO es -110,5 KJ/mol.
Usando los valores de CP0 del O2 (g) , CO (g) y CO2 (g) en el intervalo de 298 a 2000 K que pueden
representarse como CP0 = d + eT + f T-2 con los coeficientes de la tabla, calcular la entalpía
normal de la siguiente reacción a T=1200K:
2 CO (g) + O2 (g) → 2 CO2 (g)
Sol.
53.-
0
∆ H1200K
=-564,4 KJ/mol
d / (cal mol-1 K-1 )
103 e / (cal mol-1 K-2 )
10-5 f / (cal mol-1 K )
O2 (g)
7,16
1,00
-0,40
CO (g)
6,79
0,98
-0,11
CO2 (g)
10,55
2,16
-2,04
Estimar el valor de ?Uºf para el amoniaco a partir de su entalpía estándar de formación,
? Hºf = -46,1 KJ/mol
Sol.
? Uºf = -43,6 KJ/mol
54.-
El poder calorífico de los alimentos puede ser determinado midiendo el calor producido al
quemarse una cantidad de muestra del alimento en una bomba calorimétrica a V constante. El
calor desprendido en la combustión de 1gr (3.10 -3 moles) de una muestra grasa de pollo fue
10.000 cal a 37ºC. Calcúlese el poder calorífico en cal/gr a 37ºC y P constante, sabiendo que la
reacción puede representarse por la ecuación:
C20 H32 O2
(s)
+ 27 O2 (g) → 20 CO2
(g)
+ 16 H 2O (l)
Sol.
55.-
? Hº = 9987 cal/g
Dados los calores de formación y de combustión siguientes, y sabiendo que el calor de
vaporización del H2 O a 298 K es de 10,5 Kcal/mol. Calcular el ?H y ?U para la reacción a
298K:
CH3 -COOH (l) + C2 H5OH (l)→ CH3COOC 2H5
(l)
+ H2O (g)
?Hcombustion(CH3 COOC2 H5 (l)) = -536,9 Kcal/mol
?Hf (CH3 COOH (l)) = 116,7 Kcal/mol
?Hf (C2 H5 OH (l)) = 66,3 Kcal/mol
?Hf (CO2 (g) ) = -94,0 Kcal/mol
?Hf (H2 O (g)) = -57,8 Kcal/mol
Sol.
?H = -351,1 Kcal/mol
? Uº = -353,7 Kcal/mol
56.-
A 298,2 K la entalpía tipo de formación del Mg(NO3 )2 es -188,77 cal/mol; y la entalpía tipo de
disolución es -21,530 cal/mol; la entalpía tipo de formación del ion NO3- es -49,320 cal/ ion g.
Calcúlese la entalpía tipo de formación del ion Mg 2+ a esta temperatura.
Sol.
? Hº = -111.66 cal/ion g
57.-
1 mol de NaCl se disuelve en suficiente H2 O para dar una disolución que contiene un 12% de
NaCl en peso. El ?H de esta reacción es de 774,6 cal a 20 ºC y de 700,8 cal a 25 ºC. La CP
molar del NaCl (s) es 12 cal/K.mol, y del H2 O es 18 cal/K.mol. Calcular la capacidad calorífica
de la disolución en cal/gr.K.
Sol.
CP disol = 0,7571 cal/g K
58.-
Un nuevo compuesto fluorocarbonado, de peso molecular 102 g mol -1 , se situa en una bomba
calorimétrica. A la presión de 650 Torr, el líquido hierve a 78 ºC. Por otra parte, se observa
que a esa P, haciendo circular durante 650 seg por el recinto una corriente eléctrica de 0,232 A
mediante una fuente de alimentación de 12 V, se evaporan 1,871 g de la muestra. Calcular el
incremento de entalpía molar y de energía interna molar para el proceso de evaporación.
Sol.
? HV = 98,7 KJ/mol.
? UV = 95,8 KJ/mol
59.-
A 25ºC y 1at las entalpías de neutralización de los ácidos nitrico y dicloroacético por el
hidróxido de sodio valen respectivamente -57,153KJ/mol y -62,05KJ/mol. Cuando a un
volumen muy grande de una disolución que contiene 1 mol de HNO3 y 1mol de Cl 2 CHCOOH
se le añade, a 25ºC, 1mol de NaOH se desprenden 58,41KJ en forma de calor. Calcular la
proporción en que se forman las sales NaNO3 y Cl 2 CHCOONa
Sol. Se forman 0,74 moles de NaNO3 y 0,26 moles de Cl2 CHCOOH
60.-
La entalpía de reacción estándar para la combustión del grafito según
la ecuación
C(grafito) + O2(g) → CO2(g) es de -94,05 Kcal. Las capacidades caloríficas molares de los reactivos
y de los productos son (en cal/mol.K): grafito(s) 2,066, O2(g) 7,200 y CO2(g) 10,56
respectivamente. Calcular la temperatura que alcanzaría un sistema que inicialmente
contuviese 2 moles de grafito y 2 moles de O2 a 25ºC y en el que se produjese la combustión
adiabática y completa del C a presión constante de 1 atm. ¿Cual sería la temperatura final si
en lugar de 2 moles de O2 hubiera inicialmente 3 moles?
Sol.
Con 2 mol iniciales de O2 Tf = 9257 K
Con 3 mol iniciales de O2 Tf = 6940 K
61.-
Repetir el problema anterior suponiendo que el proceso transcurriese a volumen constante.
Sol.
Con 2 mol iniciales de O2 Tf = 11259 K
Con 3 mol iniciales de O2 Tf = 8702 K
62.-
Cuando 1 gramo de glucosa se quema en una bomba calorimétrica (V constante), la T varía
desde 25ºC a 28,7ºC. Calcular la entalpía de combustión por mol de glucosa a 25ºC, sabiendo
que la capacidad calorífica del sistema calorimétrico es 4,23 KJ/K.
Datos: CP (H2O, l)= 75,29 J/K mol; CP (CO2,g) = 37,11 J/K mol; Pm(C6H12O6) =180 g/mol.
Sol.
? H25ºC = -2,82 10 3 KJ/mol
63.-
Calcular el incremento de entropía estandar que acompaña a la reacción:
H2 (g) + 1/2 O2 (g) → H2 O (l)
a 25 ºC.
sabiendo que los valores de entropía convencionales a esa temperatura son:
S 0 (H2 O (l))=69,9 J. mol -1 K-1 ; S 0 (H2 (g))=130,7 J mol -1 K-1 ; S 0 (O2 (g))= 205,0 J mol -1 K-1 ,
Sol.
? Sº = -163,3 J/K.mol
64.-
Dos moles de agua sobreenfriada a -10ºC se induce a cristalizar en una vasija térmicamente
aislada a presión constante, formándose una mezcla de hielo y agua a 0ºC. a) ¿Cuál es la
fracción molar del hielo en la mezcla res ultante? b) Calcular el valor de ?S para el sistema en
esa transformación. Datos: ? Hfusión, 273K= 6,02 KJ/mol; CP (agua sobreenfriada ) =75,24J/molK.
Sol.
65.-
Xhielo = 0,125
?S = 0,10 J/K
Deducir si las siguientes cantidades deben ser cero:
a) ∆ H 0f ,298 ( N 2O5 , g) ;
b) ∆ H 0f ,298 ( Cl, g) ;
c) ∆ H 0f ,298 ( Cl2 , g ) ;
0
d) S 298
(Cl2 , g) ;
0
e) S 298
( N 2O5 , s ) ;
f) ∆ S f0,350 ( N 2 , g )
0
Qué sustancia de cada uno de estos pares tiene mayor valor de S 298
:
a) C2 H6 (g) o n-C4 H10 (g) ;
c) H(g) o H2 (g) ;
b) H2 O (l) o H2 O (g) ;
d) C10 H8 (s) o C10 H8 (g)
Predecir el signo de ∆S 0298 y ∆H0 298 en las siguientes reacciones:
a) (C2 H5 )2 O(l) → (C2 H5 )2 O(g) b) Cl2(g) → 2Cl(g)
c)
C10 H8(g) → C10 H8(s)
d) (COOH)2(s) + 1/2O2(g) → 2CO2(g) + H2 O(l) e) C2 H4(g) + H2(g) → C2 H6(g)
66.-
Verdadero o falso:
a) ∆H=0 para una reacción exotérmica en un sistema cerrado con trabajo P-V solamente,
bajo condiciones isobáricas y adiabáticas.
b) Una sustancia en un estado termodinámico normal debe estar a 25ºC