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TEMA 5
TERMOQUÍMICA
5-1) ¿Son siempre distintos los calores de reacción a volumen constante y a presión constante? Discutir su relación para una reacción exotérmica en la que se produce un aumento de volumen.
5-2) El calor de combustión del metano gaseoso, determinado mediante un calorímetro de bomba, a 298 K y una atmósfera, es ΔU = -885,40 kJ/mol. Calcular el calor de combustión a presión constante a esa temperatura.
5-3) Al vaporizarse 1 mol de agua líquida a la temperatura de ebullición y a la presión constante de 1 atm se absorben 9,7 Kcal. El sistema realiza trabajo sobre la atmósfera que lo rodea, a causa de la variación de volumen que tiene lugar cuando el agua pasa de líquido a vapor. Calcula: a) El trabajo realizado por 1 mol de agua líquida, sabiendo que su volumen a 373 K es 0,019 L y considerando que el vapor se comporta como un gas ideal. b) ΔH y ΔU para este proceso.
5-4) Se desea pasar 10 litros de agua líquida, que se encuentra a 18ºC, a vapor de agua a través de la energía desprendida en la combustión del propano ¿Qué volumen de propano, medido a 700 mm y 18ºC, se necesita? Datos: Calor específico del agua líquida 1 cal./g.ºC Calor latente de vaporización del agua a 100ºC 539,5 cal./g Calor de combustión del propano -2220 Kj/mol.
5-5) El calor de combustión del etano, a presión constante, y en condiciones estándar es de -1559,9 Kj/mol. Las entalpías de formación del agua líquida y del dióxido de carbono son de -285,8 y -393,5 Kj/mol, respectivamente. Determina, para el etano: a) El calor de formación a presión constante. b) El calor de formación a volumen constante.
5-6) En la combustión, a volumen constante y a 25ºC, de 1 gramo de ácido tartárico sólido (COOH-CHOH-CHOH-COOH) se desprenden 1840 calorías. Las entalpías de formación del
dióxido de carbono y del agua líquida son, respectivamente, -393,5 y -285,8 Kj/mol. Calcula la entalpía de formación del ácido tartárico
5-7) Para la obtención de oxígeno en el laboratorio se utiliza la descomposición del clorato de potasio, según la siguiente ecuación: 2 KClO (^) 3(s) 2 KCl(s) + 3 O (^) 2(g) ΔH = -89,5 Kj a) Calcula la energía que se desprende cuando se obtienen 20 L de oxígeno, medidos a 25ºC y 1 atm. b) ¿Qué cantidad de clorato de potasio del 83% de pureza se necesita para obtener esos 20 litros de oxígeno?
5-8) ¿Por qué muchas reacciones endotérmicas transcurren espontáneamente a altas temperaturas?
5-9) Para que una reacción química sea espontánea, ¿es suficiente con que sea exotérmica?
5-10) En una reacción química de disociación, ¿cómo varía la espontaneidad con la temperatura?
5-11) Para la descomposición del óxido de plata a 298 K y 1 atm, según la reacción: Ag 2 O (^) (s) 2 Ag(s) + O (^) 2(g) ΔHº = 30,6 Kj y ΔSº = 60,2 J/K
Calcula: a) ΔGº b) La temperatura a la cual se anula ΔG, suponiendo que ΔH y ΔS no varían con la temperatura.
5-12) Indicar el signo de la variación de entropía de las siguientes reacciones:
CaCO (^) 3(s) CaO(s) + CO2(g)
C) Además de la entalpía estándar, ¿qué otro dato se necesita para decidir la espontaneidad del proceso de formación del etanol? Razonar qué signo, positivo o negativo, tendrá este dato; y determinar si la formación del etanol será o no un proceso espontáneo.
5-18) El metanol se puede obtener industrialmente a partir de la reacción: 2 H2(g) + CO (^) (g) → CH 3 OH (^) (l) ΔHº = -128,0 kJ A) Si la entalpía de formación del monóxido de carbono es -110,5 kJ/mol, calcular la entalpía molar de formación del metanol líquido. B) Si la entalpía de vaporización del metanol es 35,2 kJ/mol, calcular la entalpía de formación del metanol en estado de vapor.
5-19) El proceso Haber para la síntesis el amoníaco se lleva a cabo a 500ºC: N (^) 2(g) + 3H2 (g) ↔ 2NH (^) 3(g) ΔH = -92,0 kJ A) ¿Qué cantidad de energía se desprendería en la obtención de 100 g de amoniaco si la reacción se realiza a volumen constante? B) Predecir justificadamente el signo de la variación de entropía de dicha reacción. C) Justificar por qué la disminución de la temperatura favorece la espontaneidad de dicho proceso. Datos : R = 8,31x10 -3^ kJ.K-1^ mol-1^ ; masa molar del NH 3 = 17,03 g.mol-
5-20) Las entalpías estándar de formación del óxido de bario sólido (BaO) y del peróxido de bario sólido (BaO 2 ) son – 553,5 y – 634,3 kJ/mol, respectivamente.
i. Calcula la variación de entalpía estándar de la reacción de descomposición del peróxido de bario para dar óxido de bario y oxígeno. Indique si la reacción es endotérmica o exotérmica
ii. A una muestra de 500 g de BaO 2 (s) le suministran 1200 kJ. Calcula el número de moles de O 2 (g) que se forman y los gramos de BaO 2 (s) que quedan sin reaccionar.
Datos: Masas atómicas: Ba = 137,33 u; O = 16 u.
SOLUCIONES:
5-2) ΔH = - 890,35 Kj/mol 5-3) a) 3,1 Kj b) ΔH = 40,6 Kj ΔU = 37,5 Kj 5-4) 303,2 L 5-5) a) -84,5 Kj/mol b) 79,6 Kj/mol 5-6) - 1279,9 Kj/mol 5-7) a) 24,4 Kj b) 80,6 g 5-11) a) ΔG 298 = 12,66 Kj b) 508K 5-13) -3000 Kj/mol 5-15) a) 80,2 L; b) -2043,9 Kj; c) 100,7 J/Kmol; d) sí 5-16) 44 kJ 5-17) A) C(s) + O (^) 2(g) → CO2(g) ΔH = -393,5 Kj/mol H (^) 2(g) + 1/2O (^) 2(g) → H 2 O (^) (l) ΔH = -285,8 Kj/mol CH 3 OH (^) (l) + 3/2 O (^) 2(g) → CO2(g) + 2 H 2 O(l) ΔH = -1367,0 Kj/mol B) 401,9 KJ 5-18) A) 238,5 Kj B)-203.3Kj 5-19) A) -232,2Kj. B) ΔS< 5-20) 1) 80,8 Kjmol -1^ ; ii) se descompone todo el peróxido de bario
