ESPOL – DCQA QUIMICA GENERAL II (B) TAREA DE TERMOQUIMICA 1 CALORIMETRIA 1. ¿Cuál es la diferencia entre calor específico y capacidad calorífica? ¿Cuáles son las unidades de estas dos cantidades? ¿Qué es la calorimetría y en qué condiciones se trabaja? ¿Qué es una bomba calorimétrica? 2. A) ¿Cuánta energía se requiere para cambiar un cubo de hielo de 40 gr. de hielo a -10°C a vapor a 110°C? B) Se mezcla en un recipiente aislado 1.00 kg de hielo a -20°C con 1.2 kg de agua a 35.8°C. Si la temperatura de equilibrio es 0 °C. Entonces la masa de hielo que se ha fundido es… 3. Un calorímetro de cobre de 50 g. contiene 250 g. de agua a 20°C. ¿Cuánto vapor debe condensarse en el agua si la temperatura final del sistema debe llegar a 50°C? 4. Un bloque de 1 kg de cobre a 20°C se pone en un gran recipiente de nitrógeno líquido a 77.3 K. ¿Cuántos kilogramos de nitrógeno hierven para cuando el cobre llega a 77.3K? (El calor específico del cobre es 0.092 cal/g.°C. El calor latente de vaporización del nitrógeno es 48 cal/g.) 5. Dos recipientes térmicamente aislados son conectados mediante un tubo donde existe una válvula que está cerrada al inicio. Un recipiente, cuyo volumen es 16.8 litros, contiene oxígeno a una temperatura de 300 K y una presión de 1.75 atm. El otro recipiente, cuyo volumen es 22.4 litros, contiene oxígeno a una temperatura de 450 K y a una presión de 2.25 atm. Cuando la válvula se abre, los gases en los dos recipientes se mezclan y la temperatura y presión se hacen uniforme a través de todo el volumen. a) ¿Cuál es la temperatura final? b) ¿Cuál es la presión final? 6. Una muestra de 1.800 g de fenol (C6H5OH) se quemó en una bomba calorimétrica cuya capacidad calorífica total es de 11.66 kJ/ºC. La temperatura del calorímetro más su contenido aumentó de 21.36ºC a 26.37ºC. (a) Escriba una ecuación química balanceada para la reacción de la bomba calorimétrica. (b) Calcule el calor de combustión por gramo de fenol y por mol de fenol. 7. En condiciones de volumen constante, el calor de combustión de la glucosa (C6H12O6) es de 15.57 kJ/g. Una muestra de 2.500 g de glucosa se quemó en una bomba calorimétrica. La temperatura del calorímetro aumentó de 20.55ºC a 23.25ºC. (a) Calcule la capacidad calorífica total del calorímetro. (b) Si el tamaño de la muestra de glucosa hubiera sido exactamente el doble, ¿cuál habría sido el cambio de temperatura del calorímetro? PRIMER LEY DE TERMODINAMICA Y ENTALPIA 8. Un gas ideal está encerrado en un cilindro con un émbolo movible sobre él. El émbolo tiene una masa de 8000 g. y un área de 5 cm2 y está libre para subir y bajar, manteniendo constante la presión del gas. ¿Cuánto trabajo se realiza sobre el gas cuando la temperatura de 0.2 mol del gas se eleva de 20°C a 300°C? ESPOL – DCQA QUIMICA GENERAL II (B) 9. Calcula la cantidad de calor que se libera cuando se descomponen 5 g de peróxido de hidrógeno (H2O2) en agua y oxígeno, considerando que la descomposición de 2 moles del peróxido liberan – 196 kJ y que el proceso se efectúa a presión constante. 10. Una muestra de magnesio sólido de 0.1375 g se quema en una bomba calorimétrica a volumen constante, cuya capacidad calorífica es de 1 769 J/°C. El calorímetro contiene exactamente 300 g de agua y el incremento de temperatura es de 1.126 °C. Calcula el calor liberado en la combustión del magnesio en kJ/g y en kJ/mol. 11. Considere la reacción: H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g) ΔH = –184.6 kJ/mol Si 3 moles de H2 reaccionan con 3 moles de Cl2 para formar HCl, calcule el trabajo realizado (en joules) contra una presión de 1.0 atm a 25ºC. ¿Cuál es ΔE para esta reacción? ENTALPIAS DE FORMACION Y LEY DE HESS 12. Calcule el calor de descomposición para el siguiente proceso a presión constante y 25°C: CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) (Busque la entalpía estándar de formación de reactivos y productos en la tabla 6.4.) 13. El metanol (CH3OH) es un disolvente orgánico que también se utiliza como combustible en algunos motores de automóviles. Calcule la entalpía estándar para la formación del metanol, a partir de los siguientes datos: 2CH3OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 4H2O(l) ΔH°reac = –1 452.8 kJ/mol 14. A partir de los calores de de reacción siguientes: N2(g) + 2O2(g) → 2NO2(g) ΔH = +67.6kJ 2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g) ΔH = -113.2kJ Calcule el calor de la reacción N2(g) + O2(g) → 2NO(g) 15. A partir de los siguientes calores de combustión: CH3OH(l) + 3/2 O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) ΔH°reac = –726.4 kJ/mol C (grafito) + O2(g) → CO2(g) ΔH°reac = –393.5 kJ/mol H2(g) + ½ O2(g) → H2O(l) ΔH°reac = –285.8 kJ/mol Calcule la entalpía de formación del metanol (CH3OH) a partir de sus elementos: C(grafito) + 2H2(g) + ½ O2(g) → CH3OH(l) 16. Calcule el cambio de energía interna del sistema en un proceso en el que el sistema absorbe 140 J de calor del entorno y efectúa 85 J de trabajo sobre el entorno. 17. Dos objetos sólidos, A y B, se colocan en agua en ebullición y se permite que alcancen la temperatura del agua. Después, se sacan y se colocan cada uno en un vaso que contiene 1000 g de agua a 10.0°C. El objeto A eleva la temperatura del agua en 3.50°C; el objeto B eleva la temperatura del agua en 2.60°C. (a) ¿Cuál objeto tiene mayor capacidad calorífica? (b) ¿Qué puede decir acerca de los calores específicos de A y B? ESPOL – DCQA QUIMICA GENERAL II (B) 18. El calor específico del tolueno (C7H8) es de 1.13 J/g-K. ¿Cuántos J de calor se requieren para elevar la temperatura de 62.0 g de tolueno de 16.3ºC a 38.8ºC? 19. Una muestra de 2.200 g de quinona (C6H4O2) se quema en una bomba calorimétrica cuya capacidad calorífica total es de 7.854 kJ/ºC. La temperatura del calorímetro aumenta de 23.44ºC a 30.57ºC. Calcule el calor de combustión por gramo de quinona. Calcule el calor de combustión por mol de quinona. 20. En condiciones de volumen constante, el calor de combustión de la glucosa (C6H12O6) es de 15.57 kJ/g. Una muestra de 2.500 g de glucosa se quemó en una bomba calorimétrica. La temperatura del calorímetro aumentó de 20.55ºC a 23.25ºC. (a) Calcule la capacidad calorífica total del calorímetro. (b) Si el tamaño de la muestra de glucosa hubiera sido exactamente el doble, ¿cuál habría sido el cambio de temperatura del calorímetro? 21. Una muestra de 1.800 g de fenol (C6H5OH) se quemó en una bomba calorimétrica cuya capacidad calorífica total es de 11.66 kJ/ºC. La temperatura del calorímetro más su contenido aumentó de 21.36ºC a 26.37ºC. (a) Escriba una ecuación química balanceada para la reacción de la bomba calorimétrica. (b) Calcule el calor de combustión por gramo de fenol. Calcule el calor de combustión por mol de fenol.
