Tema 6- Termoquimica

Tema 6. Termoquímica
1.- 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 CH4 -17,84
Kcal/mol, y la del H2O -68,32 Kcal/mol respectivamente a 298K.
Sol.
ΔHT0 =-212,85 Kcal/mol
2.- La entalpía estandar de la reacción de hidrogenación del propeno tiene un valor de -124
KJmol-1. La entalpía normal de reacción para la combustión del propano es -2220 KJ mol-1, y la
entalpía normal de formación del H2O es -286KJ/mol. Calcular la entalpía estandar de reacción
del proceso de combustión del propeno.
Sol.
ΔH0 =-2058 KJ/mol
3.- Conocidos los datos de la siguiente tabla, ¿Cual es el calor de combustión del ácido benzoico?
Sol.
ΔH0 =-766 Kcal/mol
Enlace
Energía (Kcal/mol)
Grupo
Energía de Resonancia
(Kcal/mol)
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
4.- 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)
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
Sol.
0
H1200K
=-553,3 KJ/mol
5.- Estimar el valor de ΔUºf
ΔHºf= -46,1 KJ/mol
para el amoniaco a partir de su entalpía estándar de formación,
Sol.
ΔUºf= -43,6 KJ/mol
6.- 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:
C20H32O2 (s) + 27 O2 (g)  20 CO2 (g) + 16 H2O (l)
Sol.
ΔHº =-10012, 9 cal/g
7.- Dados los calores de formación y de combustión siguientes, y sabiendo que el calor de vaporización
del H2O a 298 K es de 10,5 Kcal/mol. Calcular el ΔH y ΔU para la reacción a 298K:
CH3-COOH (l) + C2H5OH (l) CH3COOC2H5 (l) + H2O (l)
ΔHcombustion(CH3COOC2H5 (l)) = -536,9 Kcal/mol
ΔHf (CH3COOH (l)) = 116,7 Kcal/mol
ΔHf (C2H5OH (l)) = 66,3 Kcal/mol
ΔHf (CO2 (g)) = -94,0 Kcal/mol
ΔHf (H2O (g)) = -57,8 Kcal/mol
Sol.
ΔH = -353,1 Kcal/mol
ΔUº = -353,7 Kcal/mol
8.- 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 Mg2+ a esta temperatura.
Sol.
ΔHº = -111.66 cal/ion g
9.- 1 mol de NaCl se disuelve en suficiente H2O para dar una disolución que contiene un 12% de NaCl
en peso. El ΔH 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 H2O es 18 cal/K.mol. Calcular la capacidad calorífica de la disolución
en cal/gr.K.
Sol.
CP disol= 0,7571 cal/g K
10.- 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.
ΔHV = 98,7 KJ/mol.
ΔUV = 95,8 KJ/mol
11.- 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 Cl2CHCOOH 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 Cl2CHCOONa
Sol. Se forman 0,74 moles de NaNO3 y 0,26 moles de Cl2CHCOOH
12.- 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= 9204 K
Con 3 mol iniciales de O2 Tf= 6940 K
13.- 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
14.-
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.
ΔH25ºC = -137,1 J/mol
15.-
Calcular el incremento de entropía estandar que acompaña a la reacción:
H2 (g) + 1/2 O2 (g)  H2O (l)
a 25 ºC.
sabiendo que los valores de entropía convencionales a esa temperatura son:
S 0 (H2O (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.
ΔSº = -163,3 J/K.mol
16.-
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) S298
(Cl2 , g ) ;
0
e) S298
( N 2 O5 , s ) ;
f) S f0,350 ( N 2 , g )
0
Qué sustancia de cada uno de estos pares tiene mayor valor de S298
:
a) C2 H6 (g) o n-C4 H10 (g) ;
b) H2 O (l) o H2 O (g) ;
c) H(g) o H2 (g) ;
d) C10 H8 (s) o C10 H8 (g)
Predecir el signo de S0298 y H0298 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)
17.-
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