Ejercicios y cuestiones.Química 2º de Bachillerato Colegio Sagrada Familia TEMA 3 TERMODINÁMICA 1. La reacción de descomposición del óxido de cobre (II) sólido origina cobre metal y oxígeno molecular. La entalpia estándar del proceso es de 155,2 kJ por mol de óxido de cobre(II), a 25ºC. Calcule el calor absorbido o cedido (especifíquelo) cuando se forman 50 gramos de óxido de cobre(II), a partir de los elementos en estado estándar, a 250C. Datos: Masa atómicas: Cu 63,5; O = 16 (Sol.: -97,8 kJ (calor desprendido) 2. Se puede obtener oxigeno en el laboratorio mediante la descomposición del clorato potásico sólido para dar cloruro potásico sólido y oxígeno gas. Sabiendo que la variación de entalpia del proceso es de -22,2 kJ por mol de clorato descompuesto, calcule el calor desprendido o absorbido al obtener 11,2 litros de oxigeno, medidos a 00C y 1 atm., a partir de la correspondiente cantidad de clorato potásico (escriba la reacción ajustada). (Sol.: -7,4kJ) 3. La entalpía de formación del amoniaco es -46,2 kJ/mol. Calcule el calor de reacción cuando se forman 3 litros de amoniaco, medidos en condiciones normales Datos: R = 0,082 atm. l/Kmol. Masas atómicas: N = 14; H = 1. (Sol.: -6,2 kJ) 4. La ecuación para la formación de agua (g) es: Hidrógeno molecular (g) + ½ oxígeno molecular (g) = agua (g); ∆H=-241,84 kJ/mol Calcule el calor que se desprenderá al reaccionar 1 g de hidrógeno. (Sol.: -120,92 kJ) 5. Utilizando los datos de las energías (entalpías) de enlace de la tabla de la página 7, calcula la entalpía de la reacción de formación del amoniaco. Sol: 42,6 KJ/mol (se desprenden). 6. Calcule el calor de formación del eteno, a partir de los valores de las entalpías de combustión siguientes, y comente brevemente el significado del signo de la entalpía calculada: Datos: Entalpías de combustión estándares (en kJ/mol): ∆H0(eteno) = -1409; ∆H0(carbono) = -394; ∆H0(hidrógeno) = -286 (Sol.: 49 kJ/mol) 7. Calcule el calor de formación del acetileno (etino), conocidos los calores de formación del H20(l) y del C02(g), así como el calor de combustión del acetileno. Datos: Entalpías de formación estándar: Agua(1) = -285,8 kj/mol; Dióxido de carbono(g) = -393,13 kJ/mol; Entalpía de combustión del etino = -1300 kJ/mol. (Sol.: 227,94 kJ/mol) 1 Ejercicios y cuestiones.Química 2º de Bachillerato Colegio Sagrada Familia 8. El carbonato cálcico (sólido) se descompone en óxido de calcio (sólido) y dióxido de carbono (gas). Sabiendo que los calores de formación del carbonato de calcio (sólido), óxido de calcio (sólido) y dióxido de carbono (gas) son –1207KJ/mol, -635 kJ/mol y -394 kJ/mol respectivamente, calcula: a) El calor de la reacción de descomposición del carbonato de calcio, indicando si el proceso será exotérmico o endotérmico. b) El volumen de dióxido de carbono que se formaría a 320C y 2 atmósferas de presión, a partir de 36 gramos de carbonato cálcico. DATOS: Masas atómicas: Ca=40; 0=16; C=12; R=0,082 atm l/K.mol (Sol.: a) 178 kJ ENDOTÉRMICA b) 4,5 litros 9. El manganeso metal puede obtenerse por reacción en estado sólido del óxido de manganeso(IV) con aluminio: aluminio + óxido de manganeso(IV) óxido de aluminio(III) + manganeso Calcule el calor de reacción, referido a un mol de manganeso formado, sabiendo que el calor de formación del óxido de aluminio es -1676 kJ/mol y el del óxido de manganeso(IV) es -521 kJ/mol. (Sol.: -596,3 kJ/mol de manganeso formado) 10. Calcule el calor de combustión del butano, sabiendo que los calores de formación del dióxido de carbono, agua y butano son, respectivamente, -393, -242 y -125 kJ/mol. (Sol.: -2657 kJ/mol) 11. La descomposición térmica del clorato de potasio origina cloruro de potasio y oxígeno. Después de ajustar la reacción calcule la energía calorífica desprendida cuando se obtienen en el laboratorio 50 litros de oxígeno, medidos a 25ºC y una atmósfera de presión. DATOS: ∆Hºf KCl(s)=-436,5 KJ/mol; ∆Hºf KClO3 =-413,7 KJ/mol Sol: -31,1 KJ 12. Una muestra de carbonato cálcico sólido se descompone térmicamente dando 12,8 g de óxido cálcico sólido y dióxido de carbono gas. Calcule el calor absorbido o desprendido en este proceso. Datos: Calores de formación estándar: Oxido cálcico = -633 kJ/mol; dióxido de carbono = -393 kJ/mol; Carbonato cálcico = -1207 k'j/mol. Masas atómicas: Ca = 40; C = 12; 0=16. (Sol.: 41,6 kJ absorbidos) 13. Dada la siguiente reacción, en fase gaseosa (que es necesario ajustar): Amoniaco + oxigeno = Óxido de nitrógeno (II) + agua a) Calcule el calor de reacción estándar. Sol: -908 KJ b) Calcule el calor absorbido o desprendido (especifique) cuando se mezclan 5 gramos de amoniaco con 5 gramos de oxígeno. Sol -28,4 KJ Datos:Calores de formación estándares: ∆Hº (amoniaco) = -46 kj/mol ∆H0(monóxido de nitrógeno) = 90 kj/mol 2 Ejercicios y cuestiones.Química 2º de Bachillerato Colegio Sagrada Familia ∆H0(agua) = -242 kJ/mol Masas atómicas: N = 14; O = 16; H = 1 (Sol.: b) -29,06 kJ (calor desprendido)) 14. La entalpía de combustión de un compuesto orgánico, de fórmula C6H1202, es -2540 kJ/mol. Sabiendo que la entalpía estándar de formación del C02 es -394 kJ/mol y la del agua es –242 KJ/mol, calcule la entalpía de formación de dicho compuesto. (Sol ∆Hºf = -1276 kJ/mol) 15. Calcule: a. La entalpía de formación estándar del etanol (alcohol etílico). (Sol –274KJ/mol) b. Qué cantidad de energía se desprenderá o absorberá (indíquelo) en la combustión de 48 g de etanol. (Sol: -1429,5 KJ) DATOS: Entalpías de formación estándar (KJ/mol): Dióxido de carbono= -393 ; Agua =-286 Entalpía de combustión del etanol (Kj/mol) =-1370 Masas atómicas C=12; O=16; H=1 16. La nitroglicerina, de fórmula C3H5(N03)3, es un explosivo que se descompone según la reacción: 4 C3H5(N03)3 (1) = 12 C02 (g) + 10 agua (g) + 02 (g) + 6 N2 (g) para la cual ∆Hº = -5700 kJ, a 250C. Calcula el calor de formación estándar de la nitroglicerina, sabiendo que los calores de formación del CO2 y del agua son, respectivamente, -393 y -242 kJ/mol a 25ºC. (Sol.: AH0f= -359 kJ/mol) 17. La entalpía de la reacción de descomposición del clorato potásico sólido para dar cloruro potásico sólido y oxigeno gas (que es necesario ajustar) tiene un valor de -22,3 kJ por mol de clorato reaccionante. Calcule el calor de formación del clorato potásico, sabiendo que el calor de formación del cloruro potásico es de -436 kJ/mol (valores referidos a 250C). (Sol.: -413,7 kJ/mol) 18. Indica de forma razonada de forma cualitativa el signo de la entropía para los siguientes apartados: a. Congelación del agua b. Condensación de amoniaco gaseoso c. 2 H 2 (g) + O2 (g) H2O (g) 19. A partir de los siguientes datos termodinámicos, correspondientes a 298 K: NO (g) NO2 (g) ∆H f º kJ/mol 90,25 33,2 ∆G f º kJ/mol 86,57 51,30 Razona si la formación de dióxido de nitrógeno a partir de monóxido de nitrógeno y oxígeno, en condiciones estándar, es: a. Exotérmica b. Espontánea 3 Ejercicios y cuestiones.Química 2º de Bachillerato Colegio Sagrada Familia 20. Para la reacción de combustión de monóxido de carbono indique si es o no un proceso espontáneo. CO (g) CO2 (g) O2 (g) ∆H f º kJ/mol -110,5 -393,5 0 4 S º J/mol. K 197,9 213,6 205,0