Tema 13.- Termoquímica

Tema 13.- Termoquímica
Problema 1
Calcule el calor de combustión estándar para el H2 a 200ºC, a partir de los siguientes
datos: ∆Hºcomb(H2)25ºC= -68320 cal mol-1, ∆Hºvap(H2O)100ºC= 9720 cal mol-1, cp(H2) = 6,62
+ 0,81 10-3 T cal mol-1 K-1, cp(O2) = 6,76 + 0,61 10-3 T cal mol-1 K-1, cp(H2O)l = 18 cal
mol-1 K-1 cp(H2O)g = 8,22 cal mol-1 K-1.
H2 (g) + O2 (g) → H2O (g)
∆Hºcomb(H2)200ºC= ?
∆H c0( H 2 ;200ºC )
T = 200ºC
H2 (g) +1/2 O2 (g) → H2O (g)
∆H 3
∆H 1
H2O (g)
T = 100ºC
∆H v
∆H 2
T = 25ºC
H2 (g) + ½ O 2 (g) → H2O (L)
H2O (l)
T = 100ºC
∆Hc0( H 2 ;200ºC )
Donde ∆H c0( H 2 ;200ºC ) y ∆H c0( H 2 ;25ºC ) son los cambios de entalpía estándar de
combustión del hidrógeno a 200 y 25 ºC respectivamente; ∆H1, ∆H2 y ∆H3 son las
variaciones de entalpía existentes en el aumento de temperatura de los reactivos de
25 a 200 ºC, en el aumento de temperatura del agua líquida de 25 a 100ºC, y en el
aumento de temperatura del agua gas de 100 a 200ºC y ∆Hv la variación de
entalpía que sufre el agua al pasar de líquido a gas (cambio de estado, entalpía de
vaporización) a 100ºC.
Teniendo en cuenta que la entalpía es una función de estado (Ley de Hess) podremos
decir que:
∆H c0( H 2 ;200ºC ) = ∆H c0( H 2 ;25ºC ) + ∆H2 + ∆Hv + ∆H3 - ∆H1
373
∆H 2 = ∫ C p ( H 2O)l ·dT = 18·(100 − 25) = 1350(cal·mol −1 )
298
∆H v = 9720(cal·mol −1 )
∆H 3 = ∫
473
373
C p ( H 2O) g ·dT =8.22·(473 − 373) = 822(cal·mol −1 )
473
1
1



−3
−3
C p ( H 2 ) + 2 C p (O2 )·dT = ∫298 (6.62 + 0.81 × 10 ·T ) + 2 (6.76 + 0.61 × 10 ·T ·dT




473
473
1
1
−3
−3
= ∫ (6.62 + 6.76)·dT + ∫ (0.81 + 0.61) × 10 ·T ·dT = 10·(473 − 298) +·1.115 × 10 ( 4732 − 2982 ) = 1900.44(cal·mol −1 )
298
298
2
2
∆H1 =
∫
473
298
∆H c0( H 2 ;200ºC ) = - 68320 + 1350 + 9720 + 822 – 1900.44 = 58328 cal·mol-1
-58.33 kcal/mol