Calores de reacción. Problemas de química general
1. Calcular a temperatura ambiente el calor de la reacción
𝑪𝑪𝑪𝑪𝑪𝑪𝟐𝟐(𝒔𝒔)+𝟐𝟐 𝑯𝑯𝟐𝟐𝑶𝑶(𝒍𝒍)→𝑪𝑪𝑪𝑪(𝑶𝑶𝑯𝑯)𝟐𝟐+𝑪𝑪𝟐𝟐𝑯𝑯𝟐𝟐(𝒈𝒈)
A partir de los calores de formación del CO2(g), del H2O(l), del CaC2(s) y del Ca(OH)2(s),
iguales respectivamente a 94,05, 68,32, 14,10 y 235,8 kcal/mol y del calor de combustión
del acetileno, C2H2, igual a 310,61 kcal/mol.
𝑪𝑪(𝒔𝒔)+𝑶𝑶𝟐𝟐(𝒈𝒈)→ 𝑪𝑪𝑶𝑶𝟐𝟐(𝒈𝒈); ∆𝑯𝑯 =𝟗𝟗𝟗𝟗,𝟎𝟎𝟎𝟎 𝒌𝒌𝒌𝒌𝑪𝑪𝒍𝒍/𝒎𝒎𝒎𝒎𝒍𝒍
𝑯𝑯𝟐𝟐(𝒈𝒈)+𝟏𝟏
𝟐𝟐𝑶𝑶𝟐𝟐(𝒈𝒈)→ 𝑯𝑯𝟐𝟐𝑶𝑶(𝒍𝒍); ∆𝑯𝑯 =𝟔𝟔𝟔𝟔,𝟑𝟑𝟐𝟐 𝒌𝒌𝒌𝒌𝑪𝑪𝒍𝒍/𝒎𝒎𝒎𝒎𝒍𝒍
𝑪𝑪𝑪𝑪(𝒔𝒔)+𝟐𝟐 𝑪𝑪(𝒔𝒔)→𝑪𝑪𝑪𝑪𝑪𝑪𝟐𝟐(𝒔𝒔); ∆𝑯𝑯 =𝟏𝟏𝟗𝟗,𝟏𝟏𝟎𝟎 𝒌𝒌𝒌𝒌𝑪𝑪𝒍𝒍/𝒎𝒎𝒎𝒎𝒍𝒍
𝑪𝑪𝑪𝑪(𝒔𝒔)+𝑶𝑶𝟐𝟐(𝒈𝒈)+𝑯𝑯𝟐𝟐(𝒈𝒈)→𝑪𝑪𝑪𝑪(𝑶𝑶𝑯𝑯)𝟐𝟐; ∆𝑯𝑯 =𝟐𝟐𝟑𝟑𝟎𝟎,𝟔𝟔 𝑲𝑲𝒌𝒌𝑪𝑪𝒍𝒍/𝒎𝒎𝒎𝒎𝒍𝒍
𝑪𝑪𝟐𝟐𝑯𝑯𝟐𝟐(𝒈𝒈)+𝟎𝟎
𝟐𝟐𝑶𝑶𝟐𝟐(𝒈𝒈)→ 𝟐𝟐𝑪𝑪𝑶𝑶𝟐𝟐(𝒈𝒈)+𝑯𝑯𝟐𝟐𝑶𝑶(𝒍𝒍); ∆𝑯𝑯 =𝟑𝟑𝟏𝟏𝟎𝟎,𝟔𝟔𝟏𝟏 𝒌𝒌𝒌𝒌𝑪𝑪𝒍𝒍/𝒎𝒎𝒎𝒎𝒍𝒍
La combinación para obtener la reacción pedida es:
−𝟑𝟑−𝟐𝟐+𝟗𝟗−𝟎𝟎+𝟐𝟐∗𝟏𝟏
∆𝑯𝑯 =−𝟏𝟏𝟗𝟗,𝟎𝟎−𝟔𝟔𝟔𝟔,𝟑𝟑𝟐𝟐+𝟐𝟐𝟑𝟑𝟎𝟎,𝟔𝟔−𝟑𝟑𝟏𝟏𝟎𝟎,𝟔𝟔𝟏𝟏+𝟐𝟐∗𝟗𝟗𝟗𝟗,𝟎𝟎𝟎𝟎 =𝟑𝟑𝟎𝟎,𝟔𝟔𝟖𝟖 𝒌𝒌𝒌𝒌𝑪𝑪𝒍𝒍/𝒎𝒎𝒎𝒎𝒍𝒍
2. En la combustión a volumen constante de 1 g de ácido tartárico, C4H6O6, a 20º C se
desprenden 1840 cal. Calcular el calor de combustión de este ácido a presión constante.
𝟏𝟏,𝟔𝟔𝟗𝟗𝟎𝟎 𝒌𝒌𝒌𝒌𝑪𝑪𝒍𝒍
𝟏𝟏 𝒈𝒈 𝑪𝑪𝟗𝟗𝑯𝑯𝟔𝟔𝑶𝑶𝟔𝟔∗𝟏𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎 𝒈𝒈 𝑪𝑪𝟗𝟗𝑯𝑯𝟔𝟔𝑶𝑶𝟔𝟔
𝟏𝟏 𝒎𝒎𝒎𝒎𝒍𝒍 𝑪𝑪𝟗𝟗𝑯𝑯𝟔𝟔𝑶𝑶𝟔𝟔𝟐𝟐𝟖𝟖𝟔𝟔 𝒌𝒌𝒌𝒌𝑪𝑪𝒍𝒍
3. Los calores de formación del CO y del CO2 a 25º C son 26,42 y 94,05 kcal/mol. Los calores
molares medios del carbono (grafito), monóxido de carbono y dióxido de carbono entre
0 y 800 ºC son, respectivamente, 5,04, 7,45 y 9,46 cal/mol. Calcular el calor de reacción
del proceso 𝑪𝑪(𝒔𝒔)+𝑪𝑪𝑶𝑶𝟐𝟐(𝒈𝒈)→ 𝟐𝟐𝑪𝑪𝑶𝑶(𝒈𝒈) a 800ºC.
A 25ºC tenemos:
𝑪𝑪(𝒔𝒔)+𝑶𝑶𝟐𝟐(𝒈𝒈)→ 𝑪𝑪𝑶𝑶𝟐𝟐(𝒈𝒈); ∆𝑯𝑯𝟏𝟏=𝟗𝟗𝟗𝟗,𝟎𝟎𝟎𝟎 𝒌𝒌𝒌𝒌𝑪𝑪𝒍𝒍/𝒎𝒎𝒎𝒎𝒍𝒍
𝑪𝑪(𝒔𝒔)+𝟏𝟏
𝟐𝟐𝑶𝑶𝟐𝟐(𝒈𝒈)→𝑪𝑪𝑶𝑶(𝒈𝒈); ∆𝑯𝑯𝟐𝟐=𝟐𝟐𝟔𝟔,𝟗𝟗𝟐𝟐 𝒌𝒌𝒌𝒌𝑪𝑪𝒍𝒍/𝒎𝒎𝒎𝒎𝒍𝒍
La variación de entalpia de la reacción pedida a 25ºC será:
𝑪𝑪(𝒔𝒔)+𝑪𝑪𝑶𝑶𝟐𝟐(𝒈𝒈)→ 𝟐𝟐𝑪𝑪𝑶𝑶(𝒈𝒈); ∆𝑯𝑯 =−∆𝑯𝑯𝟏𝟏+𝟐𝟐∗ ∆𝑯𝑯𝟐𝟐 =−𝟗𝟗𝟗𝟗,𝟎𝟎𝟎𝟎 +𝟐𝟐 ∗ 𝟐𝟐𝟔𝟔,𝟗𝟗𝟐𝟐
𝑪𝑪(𝒔𝒔)+𝑪𝑪𝑶𝑶𝟐𝟐(𝒈𝒈)→ 𝟐𝟐𝑪𝑪𝑶𝑶(𝒈𝒈);∆𝑯𝑯 =−𝟗𝟗𝟏𝟏,𝟐𝟐𝟏𝟏 𝒌𝒌𝒌𝒌𝑪𝑪𝒍𝒍/𝒎𝒎𝒎𝒎𝒍𝒍
∆𝑯𝑯𝟔𝟔𝟎𝟎𝟎𝟎 =∆𝑯𝑯𝟐𝟐𝟎𝟎 −(𝟔𝟔𝟎𝟎𝟎𝟎−𝟐𝟐𝟎𝟎)∗∑𝒏𝒏𝒊𝒊∗𝒌𝒌𝒊𝒊
∆𝑯𝑯𝟔𝟔𝟎𝟎𝟎𝟎 =−𝟗𝟗𝟏𝟏,𝟐𝟐𝟏𝟏−(𝟔𝟔𝟎𝟎𝟎𝟎−𝟐𝟐𝟎𝟎)∗(𝟐𝟐∗𝟖𝟖,𝟗𝟗𝟎𝟎−𝟎𝟎,𝟎𝟎𝟗𝟗−𝟗𝟗,𝟗𝟗𝟔𝟔)∗𝟏𝟏𝟎𝟎−𝟑𝟑
∆𝑯𝑯𝟔𝟔𝟎𝟎𝟎𝟎 =−𝟗𝟗𝟏𝟏,𝟎𝟎𝟐𝟐 𝒌𝒌𝒌𝒌𝑪𝑪𝒍𝒍/𝒎𝒎𝒎𝒎𝒍𝒍
4. Calcula el trabajo que debe hacerse para comprimir 1 mol de CO2, isotérmica y
reversiblemente, de 100 L a 10 L, a 300ºK:
a) Si CO2 fuera ideal.
b) Si CO2 obedeciera a la ecuación de Van der Waals, a= 3,60 L2 atm mol-2 y b=0,0428
Lmol-1.
c) De una respuesta física para las diferencias en las respuestas de (a) y (b).
a) 𝑾𝑾=−𝒏𝒏∗𝑹𝑹∗𝑻𝑻∗𝒍𝒍𝒏𝒏�𝑽𝑽𝒇𝒇
𝑽𝑽𝒊𝒊�=−𝟏𝟏𝒎𝒎𝒎𝒎𝒍𝒍∗𝟔𝟔,𝟑𝟑𝑱𝑱
𝑲𝑲𝒎𝒎𝒎𝒎𝒍𝒍 ∗𝟑𝟑𝟎𝟎𝟎𝟎∗𝒍𝒍𝒏𝒏�𝟏𝟏𝟎𝟎
𝟏𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎�=−−𝟎𝟎𝟖𝟖𝟑𝟑𝟑𝟑 𝑱𝑱
b) 𝑾𝑾=−∫�𝒏𝒏∗𝑹𝑹∗𝑻𝑻
𝑽𝑽−𝒏𝒏∗𝒃𝒃 −𝑪𝑪∗𝒏𝒏𝟐𝟐
𝑽𝑽𝟐𝟐�∗𝒅𝒅𝑽𝑽
𝑽𝑽𝒇𝒇
𝑽𝑽𝒊𝒊=−𝒏𝒏∗𝑹𝑹∗𝑻𝑻∗∫𝒅𝒅𝑽𝑽
𝑽𝑽−𝒏𝒏∗𝒃𝒃
𝑽𝑽𝒇𝒇
𝑽𝑽𝒊𝒊+𝑪𝑪∗𝒏𝒏𝟐𝟐∗∫𝒅𝒅𝑽𝑽
𝑽𝑽𝟐𝟐
𝑽𝑽𝒇𝒇
𝑽𝑽𝒊𝒊
𝑾𝑾=−𝒏𝒏∗𝑹𝑹∗𝑻𝑻∗𝒍𝒍𝒏𝒏�𝑽𝑽𝒇𝒇−𝒏𝒏∗𝒃𝒃
𝑽𝑽𝒊𝒊−𝒏𝒏∗𝒃𝒃�+𝑪𝑪 ∗ 𝒏𝒏𝟐𝟐∗ � 𝟏𝟏
𝑽𝑽𝒇𝒇−𝟏𝟏
𝑽𝑽𝒊𝒊�
𝑾𝑾=−𝟏𝟏∗𝟎𝟎,𝟎𝟎𝟔𝟔𝟐𝟐∗𝟑𝟑𝟎𝟎𝟎𝟎∗𝒍𝒍𝒏𝒏�𝟏𝟏𝟎𝟎−𝟏𝟏∗𝟎𝟎.𝟎𝟎𝟗𝟗𝟐𝟐𝟔𝟔
𝟏𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎−𝟏𝟏∗𝟎𝟎.𝟎𝟎𝟗𝟗𝟐𝟐𝟔𝟔�+𝟑𝟑,𝟔𝟔𝟎𝟎∗𝟏𝟏𝟐𝟐∗�𝟏𝟏
𝟏𝟏𝟎𝟎 −𝟏𝟏
𝟏𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎�
𝑾𝑾=𝟎𝟎𝟔𝟔,𝟖𝟖𝟗𝟗+𝟎𝟎,𝟑𝟑𝟐𝟐𝟗𝟗 =𝟎𝟎𝟖𝟖.𝟎𝟎𝟔𝟔𝟗𝟗 𝑪𝑪𝒂𝒂𝒎𝒎𝒂𝒂
