[email protected] Física y Química 1º Bachillerato. Estequiometría
Revisado 10 enero 2024
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1. Cuando se hicieron la foto de Abbey Road el
8 agosto 1969 el combustible de los coches era
octano, C8H18, de densidad 703 kg/m3
a) Plantea y ajusta la reacción de combustión.
b) Calcula la energía intercambiada, con su
signo, cuando se queman 1969 L de octano.
c) Calcula el volumen de O2 medido a 20 ºC y
1,6 atm cuando se liberan 1969 kcal.
Datos: R=0,082 atm·L·mol−1·K−1. Masas atómicas:
C=12, N=14, O=16 H=1. ∆Hºc= −2505 kJ/mol.
2. En Yellow Submarine se utilizan colores
intensos. Si la reacción para producir el
colorante amarillo, ácido pícrico, es
11CO2 + 6H2O + 6N2 + 13C = 4C6H3N3O7
Calcula:
a) La entalpía de reacción por mol de ácido
pícrico.
b) La cantidad de ácido producido con 5 kcal.
Datos en kJ·mol-1, a 25 ºC: entalpías de formación
C6H3N3O7:-218; H2O:-242; CO2=-393
Masas atómicas: H=1, C=12, O=16, N=14
3. La mayoría de los discos de los Beatles se
lanzaron en vinilo (policloruro de vinilo, PVC).
Si la reacción de polimerización del PVC es
99CH2=CHCl +HCl→ H-[CH2-CHCl]99-Cl
Calcula:
a) La energía asociada a romper todos los
enlaces de una molécula de CH 2=CHCl.
a) La energía para producir 100 g de PVC
Datos. Energías de enlace(kJ∙mol–1), C-C: 347; CH: 414; C=C: 611, C-Cl: 330; H-Cl: 432;
NA = 6,022×1023 mol–1;
4. Los DVDs de alta gama se usa PMMA en
lugar de policarbonato como en los CDs. El
monómero MMA (MetilMetAcrilato) C5H8O2 se
puede producir con la reacción
C4H6O2 + CH3OH → C5H8O2 + H2O
a) Plantea las reacciones de combustión de
C4H6O2, CH3OH y C5H8O2.
b) Calcula la entalpía de la reacción de
formación de C5H8O2 usando la ley de Hess.
c) Calcula la energía intercambiada cuando se obtienen 1970 g de C5H8O2.
Datos: ∆Hc (kJ·mol–1 ): C4H6O2: -2017, CH3OH:-726, C5H8O2: -2725.
Masas atómicas: H=1, C=12, O=16.
Información adicional: Logo https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Beatles_logo.svg
https://www.france24.com/es/20190926-abbey-road-50-anos-musica
https://en.wikipedia.org/wiki/File:Yellow_submarine_songtrack.jpg
https://www.amazon.es/Let-Be-50-Aniversario-LP-Vinilo/dp/B097CKL5BT
https://universalmusiconline.es/products/the-beatles-the-beatles-1962-1966-the-beatles-1967-1970-2023-limited-edition-cd-box-set-4cd
https://en.wikipedia.org/wiki/Methyl_methacrylate
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Soluciones:
1. a) C8H18 + 25/2O2 → 8CO2 + 9H2O
b) Masa molar C8H18 = 8·12+18=114 g/mol C8H18
m=d·V. 1969 L = 1,969 m³. M=1,969·703=1384 kg
1 mol C 8 H 18 −2505 kJ
1384 ·103 g C 8 H 18 ·
·
=−3 ·107 kJ Negativa, liberada
114 g C 8 H 18 1 mol C 8 H 18
c) Se liberan 1969 kcal y según convenio IUPAC energía liberada es negativa
4,18 kJ 1 molC 8 H 18 25 / 2mol O 2
−1969 kcal·
·
·
=41mol O 2
1 kcal −2505 kJ 1 mol C 8 H 18
Usando la ley de los gases ideales V=nRT/P= (41·0,082·(273+20)/1,6=616 L O2
2. a) La reacción está ajustada, planteamos la ley de Hess con entalpías de formación con el ajuste
que se proporciona
ΔHºr= 4·ΔHºf (C6H3N3O7) -11ΔHºf (CO2)-6·ΔHºf (H2O). Tomamos ΔHºf=0 para N2 y C.
ΔHºr= 4·(-217)-11·(-393)-6·(-242)=4907 kJ cada 4 moles de C6H3N3O7 luego
ΔHºr=1227 kJ/mol C6H3N3O7. Endotérmica, recibe energía.
b) Masa molar C6H3N3O7 = 12·6+3+14·3+16·7= 229 g/mol C6H3N3O7.
4,18 kJ 1 mol C 6 H 3 N 3 O7 229 g C 6 H 3 N 3 O7
5 kcal ·
·
·
=3,9 g C 6 H 3 N 3 O7
1 kcal
1227 kJ
1 mol C 6 H 3 N 3 O7
3. a) Para calcular la energía necesaria para romper todos los enlaces de
una molécula de CH2=CHCl=C2H3Cl, la representamos con su formula
desarrollada. E = 1·E(C=C)+3·E(C-H)+1·E(C-Cl)
Reacción polimerización PVC, Wikipedia
E=1·611+3·414+1·330= 2183 kJ/mol C2H3Cl
1
mol
CH
=CHCl
2183 kJ
2
E=
·
=3,6 ·10−21 kJ /moléculaCH 2=CHCl
1 mol CH 2 =CHCl 6,022 · 1023 moléculas
b) Como se dan datos de energía de enlaces y no entalpías de formación, planteamos
ΔHreacción = Σ E enlaces rotos - Σ E enlaces formados
Representando las moléculas, se ve cuantos enlaces se rompen. En producto hay 99·2=198 átomos
C en línea, luego hay 197 enlaces C-C. Hay 99·3+1=298 enlaces C-H. Hay 99·1+1 enlaces C-Cl.
Reutilizamos apartado a
ΔHr= 99[E(cloreteno)]+432-(197·E(C-C)+298·E(C-H)]+100·E(C-Cl))
ΔHr=99·2183+432-(197·347+ 298·414+ 100·330)=-8182 kJ/ 99 mol C2H3Cl=-82,6 kJ/mol C2H3Cl
Masa molar H-[CH2-CHCl]99-Cl=1+99·(12·2+3+35,5)+35,5=6224 g/mol PVC
1 mol PVC 99 mol C 2 H 3 Cl
−82,6 kJ
100 g PVC
·
·
=−131,4 kJ
6224 g PVC
1 mol PVC
1 mol C 2 H 3 Cl
4. a) Planteamos las reacciones y las nombramos
A C4H6O2 + CH3OH → C5H8O2 + H2O
B C4H6O2 + 9/2O2 → 4CO2 + 3H2O
C CH3OH + 3/2O2 → CO2 + 2H2O
D C5H8O2 + 6O2 → 5CO2 + 4H2O
b) Aplicando la ley de Hess A = B + C - D
ΔH(A)=ΔH(B)+ΔH(C)-ΔH(D)=-2017+(-726)-(-2725)=-18 kJ/mol C5H8O2 formado
c) Masa molar C5H8O2 es 5·12+8·1+2·16=100 g/mol C5H8O2
1 mol C 5 H 8 O2
−18 kJ
1970 g C 5 H 8 O 2 ·
·
=−354,6 kJ
100 g C 5 H 8 O 2 1 mol C 5 H 8 O 2
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