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Termoquímica. Capítulo 12. Baborín
1. Al reaccionar 4,986 g de plata con la cantidad correspondiente de bromo, el calor
desprendido eleva la temperatura de 500 g de agua en 2,20ºC. Hallar el calor de
formación del AgBr.
Calor específico del agua: 1 cal/gºC.
𝒆
𝟏𝟏𝟏𝟏 𝒄𝒂𝒍
𝟒,𝟗𝟖𝟔 𝒈 𝑨𝒈
𝟏𝟎𝟕,𝟖𝟖 𝒈 𝑨𝒈
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑨𝒈
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑨𝒈
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑨𝒈𝑩𝒓
𝒄𝒂𝒍
𝒎𝒐𝒍
2. Se disuelven 1,06 g de carbonato de sodio anhidro en 200 g de agua, y la
temperatura de ésta se eleva en 0,28ºC. Hallar el calor de disolución del Na 2
CO
3
para
formar esta disolución diluida.
Calor específico del agua: 1 cal/gºC.
𝒆
∗ 𝒎 ∗ ∆𝒕 = 𝟏 ∗ (𝟐𝟎𝟎 + 𝟏, 𝟎𝟔) ∗ 𝟎, 𝟐𝟖 = 56 ,2968cal
𝟓𝟔,𝟐𝟗𝟔𝟖 𝒄𝒂𝒍
𝟏,𝟎𝟔 𝒈 𝑵𝒂
𝟐
𝑪𝑶
𝟑
𝟏𝟎𝟓,𝟗𝟗𝟑 𝒈𝑵𝒂
𝟐
𝑪𝑶
𝟑
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑵𝒂
𝟐
𝑪𝑶
𝟑
𝟐
𝟑
3. Se disuelven 1,46 g de carbonato de sodio decahidratado en 125 g de agua 20,00º C,
y la temperatura desciende 19,35ºC. Calcular el calor de disolución del
𝟐
𝟑
𝟐
𝑶 para dar lugar a esta disolución.
Calor específico del agua: 1 cal/gºC.
𝒆
−𝟖𝟐,𝟏𝟗𝟗 𝒄𝒂𝒍
𝟏,𝟒𝟔 𝒈 𝑵𝒂 𝟐
𝑪𝑶 𝟑
.𝟏𝟎𝑯 𝟐
𝑶
( 𝟏𝟎𝟓,𝟗𝟗𝟑+𝟏𝟖∗𝟏𝟎
) 𝒈𝑵𝒂 𝟐
𝑪𝑶 𝟑
.𝟏𝟎𝑯 𝟐
𝑶
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑵𝒂 𝟐
𝑪𝑶 𝟑
.𝟏𝟎𝑯 𝟐
𝑶
4. Los calores de formación del Na 2
CO
3 ,
Na 2
CO
3
.10 H
2
O y H 2
O(l) a temperatura ambiente
son 269 670 cal, 975 260 cal y 68 320 cal, respectivamente. Calcular el calor de
hidratación del carbonato de sodio anhidro para formar el decahidrato a partir de
estos calores de formación, y también, aunque aproximadamente, a partir de los
calores de disolución de los carbonatos de sodio anhidro e hidratado hallados en los
dos problemas anteriores.
𝟐
𝟑
𝟐
𝟐
𝟑
𝟐
𝑯𝒊𝒅𝒓𝒂
𝒇
𝟐
𝟑
𝟐
𝒇
𝟐
𝒇
𝟐
𝟑
𝑯𝒊𝒅𝒓𝒂
Para las disoluciones tenemos:
𝟐
𝟑
𝟐
𝟐
𝟐
𝟑
𝟏
𝟐
𝟑
𝟐
𝟐
𝟑
𝟐
𝑯𝒊𝒅𝒓𝒂
𝟐
𝟏
5. Al disolver 1 g de nitrato de amonio en 200 g de agua a 18ºC, la temperatura de la
disolución resulta ser de 17,60 ºC. Calcular el calor de disolución del nitrato de
amonio para formar una disolución muy diluida.
Calor específico del agua: 1 cal/gºC.
𝒆
𝟏 𝒈 𝑵𝑯
𝟒
𝑵𝑶
𝟑
𝟖𝟎,𝟎𝟏𝟔 𝒈 𝑵𝑯
𝟒
𝑵𝑶
𝟑
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑵𝑯
𝟒
𝑵𝑶
𝟑
6. A temperatura ambiente lo calores de combustión del grafito, del diamante y del
carbono amorfo son, respectivamente, de 94030 cal, 94 480 cal y 96 700 cal. Calcular
los calores de transformación:
a) Del diamante en grafito.
b) Del carbono amorfo en grafito.
c) Del carbono amorfo en diamante.
𝟐
𝟐
𝟏
𝟐
𝟐
𝟐
𝟐
𝟐
𝟑
a) 𝑸 = 𝑸
𝟐
𝟏
b) 𝑸 = 𝑸
𝟑
𝟏
c) 𝑸 = 𝑸
𝟑
𝟐
7. Los calores de formación del dióxido de nitrógeno y del tetróxido de nitrógeno
gaseosos son, respectivamente, - 8030 cal y - 3060 cal por mol. Calcular el calor de
disociación del N 2 O 4 (g) en NO 2 (g).
𝟏
𝟐
𝟐
𝟐
𝟐
𝟏
𝟐
𝟐
𝟐
𝟒
𝟐
La reacción buscada:
𝟐
𝟒
𝟐
𝟐
𝟏
8. Calcular el calor de la reacción
𝟐
𝟐
Si los calores de formación del NO y del NO 2
son, respectivamente, - 21600 cal y - 8030
cal per mol.
𝑵𝑶 𝟐
𝑵𝑶
9. Calcular el calor de formación del óxido de nitrógeno (II) a partir de las dos
ecuaciones termoquímicas siguientes:
𝟐
𝟐
𝟐
𝟐
𝟐
En que todas las substancias se encuentran en estado gaseoso.
La reacción buscada es:
𝟏
𝟐
𝟐
𝟏
𝟐
𝟐
Por tanto:
𝑵𝑶
𝟏
𝟐
𝟏
𝟏
𝟐
𝟐
𝟏
𝟐
𝟏
𝟐
10. Los calores de formación del CO y del CO 2
a temperatura ambiente y a presión
constante, son 26 620 cal y 94 030 cal, respectivamente. Calcular el efecto térmico
correspondiente al proceso C(s)+ CO(g) → 2 CO(g).
11. A 18ºC, el calor de formación del NH 3
es estado gaseoso es de 11 000 cal y en estado
líquido de 16 070 cal. Hallar el calor latente de vaporización del amoníaco a 18 ºC.
La reacción buscada es:
𝟑
𝟑
Por tanto:
𝟑
𝟑
Si buscamos el valor por gramo de amoníaco:
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑵𝑯 𝟑
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑵𝑯 𝟑
𝟏𝟕 𝒈 𝑵𝑯 𝟑
16. A temperatura ambiente, los calores de combustión de la glucosa y del alcohol etílico
son iguales, respectivamente, a 673 000 calorías y 328 000 cal. por mol. Calcular el
calor desprendido en la formación de 1 mol de alcohol etílico por fermentación de la
glucosa a temperatura ambiente.
𝟔
𝟏𝟐
𝟔
𝟐
𝟐
𝟐
𝟑
𝟐
𝟐
𝟐
𝟐
La reacción buscada es:
𝟔
𝟏𝟐
𝟔
𝟐
𝟑
𝟐
𝟐
La combinación a buscar es 1-22:*
𝟏
𝟐
Este calor es el que se desprende en la formación de dos moles, para 1 mol:
𝟏𝟕𝟎𝟎𝟎
𝟐
17. Calcular el calor de las reacciones
𝟐
𝟑
𝟐
𝟐
Que tienen lugar en el alto horno si los calores de formación de los compuestos CO,
CO 2 , Fe 2 O 3 y FeO son, respectivamente, 26 620 cal, 94 030 cal, 198 500 cal y 64 300
cal. Suponer que el cálculo realizado para la temperatura ambiente es también
válido a las temperaturas a que tiene lugar dichos procesos.
Para la primera reacción:
𝟏
𝟐
𝟐
𝟑
Para la segunda:
𝟐
𝟐
18. Los calores de formación del H 2
O(g), H 2
O(l), CO 2
(g) y CH 4
(g) son, respectivamente, 57
800 cal, 68 320 cal, 94 030 cal y 17 870 cal. Hallar los calores de combustión máximo
(agua en estado líquido) y mínimo (agua en estado de vapor) del metano).
La reacción de combustión del metano:
𝟒
𝟐
𝟐
𝟐
El calor buscado es:
𝟐
𝟐
𝟒
En el caso del agua líquida:
Para el caso del agua vapor:
19. El calor de combustión del metano a presión constante es de 212 800 cal; el agua
formada queda en estado líquido. Calcular el calor de combustión a volumen
constante a 27º C.
𝟒
𝟐
𝟐
𝟐
𝒗
𝒑
20. Calcular el calor de reacción correspondiente al proceso
𝟐
𝟐
𝟐
Los calores de combustión del S y del H 2
S son, respectivamente, 70 920 cal y 133 9 40
cal. (H 2
O en estado líquido).
𝟐
𝟐
𝟐
𝟑
𝟐
𝟐
𝟐
𝟐
La reacción buscada es 22-31:**
21. A temperatura ambiente, los calores de formación del H 2
O(l), del HCl en disolución
muy diluida, y del Ag 2
O(s) son, respectivamente, 68 320 cal, 39 690 cal y 7 300 cal. A
partir de estos datos y de la ecuación termoquímica
𝟐
𝟐
Calcular el calor de formación del AgCl(s).
La reacción buscada es:
𝟏
𝟐
𝟐
Las reacciones dadas son:
𝟐
𝟏
𝟐
𝟐
𝟐
𝟏
𝟐
𝟐
𝟏
𝟐
𝟐
𝟏
𝟐
𝟐
𝟐
𝟐
𝟐
La combinación buscada es ½3+2+1/24-1/21:*
𝟏
𝟐
𝟏
𝟐
𝟏
𝟐
22. Al hacer pasar vapor de agua sobre carbón al rojo se forma hidrógeno y óxido de
carbono. Los calores de formación del H 2
O(g) y del CO son, respectivamente, 57 800
cal y 26 620 cal. Calcular:
a) El calor de reacción correspondiente al proceso
𝟐
𝟐
b) La composición de una mezcla de oxígeno y de vapor de agua, que al pasar sobre
carbón al rojo no produce ningún efecto térmico.
c) La composición de la mezcla resultante.
Suponer en este cálculo elemental aproximado que los calores de formación
anteriores, válidos a temperatura ambiente, son también los mismos a altas
temperaturas, que las reacciones son completas y que no se forma dióxido de
carbono.
a) El calor de reacción será:
𝟐
b) Suponemos x g de agua y (1-x) g de oxígeno en 1 g de mezcla inicial.
Todo el oxígeno presente reacciona con el carbono para formar CO.
Toda el agua presente reacciona con el carbono para formar hidrógeno y CO.
𝟏
𝟐
𝟐
𝟐
𝟐
En la primera reacción se desprende calor y en la según da se absorbe, queremos
que las dos cantidades queden equilibradas.
𝟐
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑯 𝟐
𝑶
𝟏𝟖 𝒈 𝑯 𝟐
𝑶
𝟑𝟏𝟏𝟖𝟎 𝒄𝒂𝒍
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑯 𝟐
𝑶
( 𝟑𝟏𝟏𝟖𝟎∗𝒙
)
𝟏𝟖
𝟐
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑶
𝟐
𝟑𝟐 𝒈 𝑶
𝟐
𝟐𝟔𝟔𝟐𝟎 𝒄𝒂𝒍
𝟎,𝟓 𝒎𝒐𝒍 𝑶
𝟐
(𝟏−𝒙)∗𝟐𝟔𝟔𝟐𝟎
𝟎,𝟓∗𝟑𝟐
Las reacciones de combustión que tienen lugar son, para el poder máximo:
𝟐
𝟏
𝟐
𝟐
𝟐
𝟒
𝟐
𝟐
𝟐
𝟏
𝟐
𝟐
𝟐
Por tanto, el poder calorífico máximo será:
𝟏
𝒇
𝟐
𝟐
𝒇
𝟐
𝒇
𝟐
𝒇
𝟒
𝟑
𝒇
𝟐
𝒇
En un litro tenemos, suponiendo condiciones normales:
𝟐
𝟏 𝒎𝒐𝒍
𝟐𝟐,𝟒 𝑳
𝟐
𝟒
𝟏 𝒎𝒐𝒍
𝟐𝟐,𝟒 𝑳
𝟒
𝟏 𝒎𝒐𝒍
𝟐𝟐,𝟒 𝑳
𝟐
𝟔𝟖𝟑𝟐𝟎 𝒄𝒂𝒍
𝟏 𝒎𝒐𝒍
𝟒
𝟐𝟏𝟐𝟖𝟎𝟎 𝒄𝒂𝒍
𝟏 𝒎𝒐𝒍
𝟔𝟕𝟒𝟏𝟎 𝒄𝒂𝒍
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝑶
𝒎á𝒙𝒊𝒎𝒐
Para el valor mínimo repetimos los cálculos poniendo calores de formación del agua
gas en lugar del agua líquida:
𝟏
𝒇
𝟐
𝟐
𝒇
𝟐
𝒇
𝟐
𝒇
𝟒
𝟑
𝒇
𝟐
𝒇
𝟐
𝟓𝟕𝟖𝟎𝟎 𝒄𝒂𝒍
𝟏 𝒎𝒐𝒍
𝟒
𝟏𝟗𝟏𝟕𝟔𝟎 𝒄𝒂𝒍
𝟏 𝒎𝒐𝒍
𝟔𝟕𝟒𝟏𝟎 𝒄𝒂𝒍
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝑶
𝒎í𝒏𝒊𝒎𝒐
26. Calcular el poder calorífico mínimo de un lignito cuya composición es la siguiente:
68,3 % de carbono, 4,05 % de hidrogeno, 1,3 % de nitrógeno, 2,2 % de azufre, 18,
% de agua total y 6,05 % de cenizas. El calor de combustión del carbono amorfo es de
96 700 cal, el del hidrogeno de 57 800 cal (para H 2 O en estado de vapor) y el del
azufre 70 920 cal. El calor de vaporización del agua a la temperatura ambiente puede
tomarse igual a 600 cal/g. Redondear la cifra de las unidades en el valor calorífico
calculado.
Las reacciones implicadas son:
𝟐
𝟐
𝟐
𝟏
𝟐
𝟐
𝟐
𝟐
𝟐
𝟐
𝟐
Para un gramo de lignito:
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝒅𝒆 𝑪
𝟏𝟐 𝒈 𝑪
𝟗𝟔𝟕𝟎𝟎 𝒄𝒂𝒍
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪
𝟐
𝟏 𝒎𝒐 𝑯
𝟐
𝟐 𝒈 𝑯
𝟐
𝟓𝟕𝟖𝟎𝟎 𝒄𝒂𝒍
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑯
𝟐
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑺
𝟑𝟐 𝒈 𝑺
𝟕𝟎𝟗𝟐𝟎 𝒄𝒂𝒍
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑺
Todo esto sería calor desprendida, en cambio, al ser calor mínimo toda el agua
debería estar en estado líquido, el calor necesario será:
𝟔𝟎𝟎 𝒄𝒂𝒍
𝟏 𝒈
El balance energético global
5505+1170+49-108=6615 cal
27. Un motor de automóvil se alimenta con gasolina e densidad 0,744 g/cm
3
y de poder
calorífico igual a 10 000 cal/g. Si el rendimiento en la transformación de la energía
calorífica del combustible en trabajo mecánico es tan sólo del 50 %, calcular el
consumo de gasolina por 100 km de recorrido para una velocidad de 60 km por hora
y una potencia del motor de 24 C.V.
𝟏 𝒉𝒐𝒓𝒂
𝟔𝟎 𝒌𝒎
𝟑𝟔𝟎𝟎 𝒔
𝟏 𝒉𝒐𝒓𝒂
( 𝟐𝟒∗𝟕𝟑𝟔
) 𝑱
𝟏 𝒔
𝟏𝟎𝟎 𝑱
𝟓𝟎 𝑱
𝟎,𝟐𝟒 𝒄𝒂𝒍
𝟏 𝑱
𝟏 𝒈
𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎 𝒄𝒂𝒍
𝟏 𝒄𝒎
𝟑
𝟎,𝟕𝟒𝟒 𝒈
𝟏 𝑳
𝟏𝟎𝟎𝟎 𝒄𝒎
𝟑
28. Agua oxigenada de un 68 % en H 2
O
2
se hace pasar a 25ºC a través de un tubo
provisto de un catalizador que descompone instantáneamente el H 2
O
2
en oxígeno y
agua, que se vaporiza. La mezcla gaseosa sale a 200º C. El calor específico del agua
líquida es 1,000 cal/g. Los calores específicos medios del vapor de agua y del oxígeno
son 0,4 5 6 y 0,225 cal/ºCg, respectivamente. Calcular:
a) El calor de la reacción 𝑯
𝟐
𝟐
𝟐
𝟏
𝟐
𝟐
b) El calor de formación del 𝑯
𝟐
𝟐
a esta temperatura si el del 𝑯
𝟐
es 68320
cal/mol.
a) En 100 g de la mezcla tenemos 68 g de peróxido de hidrógeno y 32 g de agua.
Después de la reacción:
𝟐
𝟐
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑯
𝟐
𝑶
𝟐
𝟑𝟒 𝒈 𝑯
𝟐
𝑶
𝟐
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑯
𝟐
𝑶
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑯
𝟐
𝑶
𝟐
𝟏𝟖 𝒈 𝑯
𝟐
𝑶
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑯
𝟐
𝑶
𝟐
𝟐
𝟐
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑯
𝟐
𝑶
𝟐
𝟑𝟒 𝒈 𝑯
𝟐
𝑶
𝟐
𝟎,𝟓 𝒎𝒐𝒍 𝑶
𝟐
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑯
𝟐
𝑶
𝟐
𝟑𝟐 𝒈 𝑶
𝟐
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑶
𝟐
𝟐
En total tenemos después de la reacción 36+32=68 g de agua y 32 g de oxígeno.
Estas cantidades se calientan, a causa del proceso hasta 200º C.
Para el agua tenemos:
𝟏
Para el oxígeno:
𝟐
El calor total necesario:
Los 68 g de peróxido de hidrógeno son 2 moles, por tanto:
𝒓𝒆𝒂𝒄
𝟒𝟔𝟏𝟒𝟎 𝒄𝒂𝒍
𝟐 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔
b) 𝑸 = ∆𝑯
𝒇
𝟐
𝒇
𝟐
𝟐
𝒇
𝟐
𝟐
𝒇
𝟐
