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PROBLEMAS Tema 3: TERMOQUÍMICA.
Nota : Salvo cuando se indique de otra manera, todos los valores de entalpías, entropías y energías libres estándar referidas aquí se entienden como correspondientes a T=298,15 K. Así mismo, siguiendo una costumbre muy extendida, los términos simplificados tales como “calor de combustión”, “calor de formación”, etc. se deben entender como “calor de combustión estándar”, “calor de formación estándar”, etc., salvo que se especifiquen otras condiciones.
3.1. Calcula ∆Ho^ para cada reacción a partir de los respectivos ∆Hof, según la ley de Hess:
a) C 2 H 6 (g) → C 2 H 4 (g) + H 2 (g) b) 2NO(g) + H 2 (g) → N 2 O(g) + H 2 O(g) c) CO(NH 2 ) 2 (s) + 3/2 O 2 (g) → CO 2 (g) +2H 2 O(l) + N 2 (g) d) CO(g) + Cl 2 (g) → COCl 2 (g) El calor de formación de la urea a es -326,0 kJ.mol-1.
3.2. Calcula la cantidad de calor liberada en la combustión de 1,35 Tm de pirita de hierro.
4FeS 2 (s) + 11O 2 (g) → 2Fe 2 O 3 (s) + 8SO 2 (g) ∆H^0 f (FeS 2 )=-177,5 kJ/mol.
3.3. Calcula ∆Ho^ de la reacción CO(g) + 2H 2 (g) → CH 3 OH(l).
Datos: 2C(grafito) + O 2 (g) → 2CO(g) + 52.8 kcal; C(grafito) + O 2 (g) → CO 2 (g) + 94.0 kcal; 2CH 3 OH(l) + 3O 2 (g) → 2CO 2 (g) + 4H 2 O(l) + 347.4 kcal; 2H 2 (g) + O 2 (g) → 2H 2 O(l) + 136.6 kcal.
3.4. Determina la variación de entalpía estándar de la reacción (no ajustada):
N 2 H 4 (l) + H 2 O 2 (l) → N 2 (g) + H 2 O(l) a partir de los siguientes datos: N 2 H 4 (l) + O 2 (g) → N 2 (g) + 2H 2 O(l), ∆Hº = -622,2 kJ y los calores de formación del agua y del agua oxigenada.
3.5. Teniendo en cuenta los siguientes datos:
ΔHf^0 (kJ/mol) S^0 (J/K mol) Li+(ac) -278,5 12, Ag+(ac) 105,90 73, Cl-^ (ac) -167,2 56, LiCl (s) -408,3 59, AgCl (s) -127,0 96, a. Indica si la reacción de disolución es endotérmica o exotérmica para el cloruro de litio y/o para el cloruro de plata. b. ¿Es espontánea la reacción de disolución de LiCl(s) en agua a 298 k? ¿Y la del AgCl(s)? c. Si alguna de las dos reacciones de disolución no es espontánea a 298 K, ¿a qué temperatura lo sería?
3.6. Calcula la variación de entalpía estándar para los siguientes procesos:
a) 2Ag+(ac) + Cu(s) → Cu2+(ac) + 2Ag(s) b) disolución del cloruro de plata(s)
3.7. Calcula ∆Gº para cada una de las reacciones siguientes, a partir de las energías libres de
formación estándar de las sustancias que intervienen en cada reacción: a) C 2 H 2 (g) + H 2 (g) → C 2 H 6 (g) b) SO 3 (g) → SO 2 (g)+ O 2 (g)
3.8. Calcula ∆Gº (a partir de las energías libres de formación de las sustancias que intervienen)
para cada una de las reacciones siguientes y di qué óxido se formará más fácilmente.
a) N 2 O(g) + 1/2 O 2 (g) → 2NO(g) b) N 2 O(g) + O 2 (g) → N 2 O 3 (g) c) N 2 O(g) + 3/2 O 2 (g) → 2NO 2 (g) d) N 2 O(g) + 2O 2 (g) → N 2 O 5 (g)
Dato: ∆Gº(N 2 O 3 (g))= 139.3 kJ.mol-
3.9. Calcula ∆Sº para la producción de ozono, 3O 2 (g) → 2O 3 (g), e indica si se produce un aumento
o un descenso en el desorden del sistema. ¿Es la reacción espontánea en las condiciones de estado estándar?
3.10. ¿La variación de entropía tiende a favorecer la formación de los productos de las reacciones
siguientes? a) CaCO 3 (s) → CaO(s) + CO 2 (g), b) N 2 (g) + O 2 (g) → 2NO(g). ¿Y la variación de entalpía? Indica si estas reacciones son espontáneas a cualquier T, si no lo son a ninguna T, si lo son sólo a temperaturas bajas o si lo son sólo a temperaturas altas.
3.11. Determina a qué temperaturas son espontáneas las reacciones:
a) 2HgO(s) → 2Hg(l) + O 2 (g) b) CaCO 3 (s) + H 2 SO 4 (l) → CaSO 4 (s) + H 2 O(l) + CO 2 (g) c) CO(g) → C(grafito) +½O 2 (g)
3.12. Calcula la variación de entropía estándar y la temperatura a la que los reactivos y los
productos en sus estados estándar están en equilibrio, para la reacción: 2SO 3 (g) → 2SO 2 (g)
3.13. Estima el valor del punto de ebullición del bromo.
3.14. El trioxoclorato(V) de potasio(s) se descompone dando cloruro de potasio(s) y oxígeno(g).
Para esta reacción ∆Hº=-39,0 kJ/mol de clorato a 25oC. a) Calcula el calor de formación del clorato potásico si el calor de formación del cloruro potásico es -436,7 kJ/mol. b) Si se parte de 100 g de clorato de potasio, calcula el calor y el volumen de oxígeno desprendidos a 760 torr y 25oC.
3.15. Calcula el calor de formación del etileno(g) a partir de su calor de combustión (-1410 kJ/mol)
y de los calores de formación del dióxido de carbono y del agua líquida.
3.16. El carburo de silicio (SiC) es una sustancia muy dura que se utiliza como abrasivo y se
obtiene por reducción de arena (SiO 2 ) con carbón coque (C) en un horno eléctrico: SiO 2 (s) + C(s) → SiC(s) + CO(g) Calcula: a) La variación de entalpía estándar de esta reacción. b) La temperatura mínima del horno para que se produzca espontáneamente. Para el SiC, su calor de formación es -65, kJ·mol-1^ y su entropía estándar 16,6 J·K-1·mol-1.
3.17. La congelación del agua es un proceso exotérmico ¿Por qué no es espontáneo en
condiciones estándar a 298 K? ¿En qué intervalo de temperatura será espontáneo? El calor de formación del hielo es -291,8 kJ/mol y su entropía estándar 47,93 J·K-1·mol-1.
3.18. Mediante la fotosíntesis, las plantas obtienen glucosa a partir de dióxido de carbono (g) y
agua(l). A 298 K, la entalpía estándar de formación de la glucosa es ∆Hºf, 298= -1268 kJ/mol y su entropía estándar Sº 298 = 212 J·K-1·mol-1. a) Halla la variación de entalpía de la reacción global de fotosíntesis en kJ/mol de glucosa, indicando si se trata de una reacción endotérmica o exotérmica.
