Termoquímica
(2º bachillerato)
Conocimientos previos: Termoquímica de 1º y Ley de Hess
1- Comente razonadamente las siguientes afirmaciones, referidas a una reacción exotérmica que transcurre a P = cte., indicando si le parecen correctas o corrigiéndolas en su caso:
a) Se absorbe energía del entorno.
b) La entalpía de los productos es mayor que la de los reactivos.
c) ΔH tiene signo negativo.
2- Para la reacción de combustión del butano: 2 C4H10(g) +13 O2(g) à 8 CO2(g) +10 H2O(g) ; ΔH < 0
Indique razonadamente si, a la misma temperatura, el calor desprendido a presión constante es igual, mayor o menor que el calor desprendido a volumen constante.
(Selectividad-junio-1992)
3- ¿Para cuál de los siguientes procesos químicos, la variación de entalpía representa el calor o entalpía de formación del correspondiente compuesto?. Justifique su respuesta.
a) Cl(g) + H(g) ---> HCl(g)
b) Na(l) + (1/2)Cl2(g) ---> NaCl(s)
c) H2(g) + (1/2)O2(g) ---> H2O (l)
(Selectividad-septiembre-1989)
4- La gasolina puede ser considerada como una mezcla de octanos (C8H18). Sabiendo que los calores de formación del H2O(g) = - 242 kJ/mol, del CO2 (g) = - 394 kJ/mol y del C8H18(l) = -250 kJ/mol,
a) Escriba la ecuación (ajustada) de la combustión de la gasolina (los productos son CO2(g) y H2O (g)) y calcule el calor de reacción, DH (en kJ).
b) Calcule la energía (en kJ) liberada en la combustión de 5 litros de gasolina (densidad = 800 kg/m3).
c) ¿Qué volumen de gas carbónico medido a 30ºC y presión atmosférica se producirá en tal combustión?.
Datos: R = 0,082 atm.L.K-1.mol-1.
(Selectividad-junio-2001)
5- La entalpía de combustión del propano (gas) es - 526,3 kcal. Las DH0 de formación del dióxido de carbono (gas) y del agua (líquido) son respectivamente - 94,03 y - 68,30 kcal/mol. Calcular:
a) La entalpía de formación del propano.
b) Los kilogramos de carbón que será preciso quemar (con un rendimiento del 80%), para producir la misma cantidad de energía que la obtenida en la combustión de 1kg de propano.
Dato: La entalpía de combustión del carbón es 5 kcal/g.
(Selectividad-junio-2004)
6- Escriba y ajuste la reacción de combustión del etanol (C2H5OH); escriba las estructuras de Lewis de cada una de las sustancias que intervienen y calcule la entalpía de la reacción, consultando las entalpías de enlace de la tabla:
|
Enlace |
H-H |
O=O |
O-H |
C-C |
C=C |
C-O |
C=O |
C-H |
|
ΔH (kJ/mol) |
436,34 |
498,7 |
460 |
347 |
620 |
361 |
745 |
414 |
7- La combustión, a la presión atmosférica, de 1g de metano, con formación de CO2 (g) y H2O (g) libera 50kJ. La rHºf (CO2 (g)) = - 394 kJ/mol y la rHºf (H2O (g)) = - 242 kJ/mol.
a) Calcule rU para la combustión del metano.
b) Determine el valor de rHºf del metano.
c) Dibuje el diagrama entálpico correspondiente, indicando la energía de activación. ¿De qué factores depende esta última?.
8- Por combustión de 1,17 gramos de un hidrocarburo CxHy, se obtienen 3,96 gramos de dióxido de carbono y 0,81 gramos de agua, obteniéndose un calor por su combustión en condiciones normales de 49,04 kJ. Si se determinó experimentalmente que la masa molecular del hidrocarburo es 78 gramos:
a) Calcule la fórmula empírica y molecular.
b) Escriba la ecuación de combustión completa ajustada, expresando su entalpía de combustión.
c) Calcule el calor de formación de dicho hidrocarburo en condiciones normales.
Datos: DHf0 (CO2) = - 394,42 kJ/mol y DHf0 (H2O) = - 285,85 kJ/mol
(Selectividad-junio-1996)
9- Para determinar el calor de la reacción: S(s) + O2(g) ---> SO2(g), se introducen 4,0 g de azufre en un vaso calorimétrico, con exceso de oxígeno. Si después de la reacción, 924 g de agua que rodean al vaso, incrementan su temperatura desde 21,8ºC hasta 31,5ºC, determine el calor asociado con la reacción anterior.
A partir del dato obtenido y sabiendo que la entalpía normal de formación del SO3(g) vale -395 kJ, determine el calor a presión constante para la reacción: SO2(g) + (1/2)O2(g) ---> SO3(g).
Desprecie el calor absorbido por el propio vaso calorimétrico.
Dato: Calor específico del agua: 4,18 J/(g.ºC).
(Selectividad)
10- Las entalpías de formación del agua líquida y del dióxido de carbono gas son respectivamente, - 285’5 kJ/mol y - 393’5 kJ/mol a 25 ºC y la entalpía de combustión del acetileno (C2H2(g)) es - 1295’8 kJ/mol.
a) Calcule la entalpía de formación del acetileno, si consideramos que el agua formada en la combustión está en estado líquido.
b) Sabiendo que la entalpía de formación del etano es - 84’6 kJ/mol, calcule la entalpía de hidrogenación del acetileno según la reacción: C2H2(g) + 2H2(g) → C2H6(g)
11- El ácido etanoico (ácido acético), líquido se forma al reaccionar carbono (sólido), hidrógeno molecular (gas) y oxígeno molecular (gas). Los calores de combustión del ácido etanoico (l), hidrógeno (g) y carbono (s), son respectivamente, -870,7; -285,8 y –393,13 kJ/mol.
a) Escribir adecuadamente las ecuaciones químicas de los distintos procesos de combustión y la correspondiente a la formación del ácido etanoico.
b) Calcular el calor de formación a presión constante de dicho ácido acético.
c) ¿Cuántas kilocalorías se desprenden en la formación de 1 kg de ácido etanoico?.
Dato: 1J = 0,24 cal.
(Selectividad-septiembre-2004)
12- Al quemar gasolina (C8H18), a temperatura y presión ambientes, se produce dióxido de carbono gas y agua líquida. Si quemamos 7 L de gasolina, de densidad 0,704 g/mL,
a) ¿Qué volumen de aire, en condiciones normales (0ºC y 1 atm), se necesita para su combustión?. Dato: el aire tiene un 21% en volumen de oxígeno.
b) Si en esta reacción se desprenden 70000 kJ, ¿Cuál es la entalpía normal de combustión de la gasolina?.
c) Sabiendo que la entalpía de formación del agua es -285,8kJ/mol y la del CO2 -393,5 kJ/mol. ¿Cuál es la entalpía de formación de la gasolina?.
d) Sabiendo que la energía de activación de esta reacción (combustión de la gasolina) es 20 kJ:
- Representar un diagrama de entalpías.
- Calcular la energía de activación de la reacción inversa.