Termoquímica

Ley de Hess. Cantidad de calor. Variación de entalpía. Energías libres de formación estándar de las sustancias. Reacción espontánea. Entropía

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Química (1º Biología). Problemas Tema 2. TERMOQUÍMICA Curso 2004/05

1. Calcule el ðHo para cada reacción a partir de los respectivos ðHof, según la ley de Hess:

a) C2H6 (g) → C2H4 (g) + H2 (g) b) 2NO (g) + H2 (g) → N2O (g) + H2O (g)

  • CO(NH2)2(s) + 3/2 O2 (g) → CO2 (g) +2H2O (l) + N2(g) d) CO (g) + Cl2 (g) → COCl2 (g)

  • El calor de formación de la urea es -326,0 kJ.mol-1

    2. Calcule la cantidad de calor liberada en la combustión de: a) 1,35 gramos de pirita de hierro

    b) 1,35 Tm de pirita de hierro: 4FeS2(s) + 11O2(g) → 2Fe2O3(s) + 8SO2(g). H0f (FeS2)=-177,5 kJ/mol

    3. Calcular ðHo de la reacción CO(g) + 2H2(g) → CH3OH(l). Datos: 2C(grafito) + O2(g) → 2CO(g) + 52.8 Kcal; C(grafito) + O2(g) → CO2(g) + 94.0 kcal; 2CH3OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 4H2O(l) + 347.4 kcal; 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) + 136.6 kcal

    4. Determinar la variación de entalpía de la reacción (no ajustada): N2H4(l) + H2O2(l) ! N2(g) + H2O(l)

    a partir de los siguientes datos: N2H4(l) + O2(g) ! N2(g) + 2H2O(l) H= -622,2 kJ y los calores de formación del agua y del agua oxigenada

    5. El tetracloruro de carbono es un disolvente comercial que se prepara mediante la reacción (sin ajustar): CS2(l) + Cl2(g) ! CCl4(l) + S2Cl2(l). Determinar la entalpía de esta reacción utilizando los datos que se dan a continuación: CS2(l) + 3O2(g) ! CO2(g) + 2SO2(g) H= -1077 kJ;

    2 S(s) + Cl2(g) ! S2Cl2(l) H= -58,2 kJ; C(s) + 2Cl2(g) ! CCl4(l) H= -135,4 kJ

    S(s) + O2(g) ! SO2(g) H= -296,8 kJ; SO2(g) + Cl2(g) ! SO2Cl2(l) H= +97,3 kJ

    C(s) + O2(g) ! CO2(g) H= -393,5 kJ CCl4(l) + O2(g) ! COCl2(g) + Cl2O(g) H= -5,2 kJ

    6. Calcular la variación de entalpía estándar para los siguientes procesos:

    a) 2Ag+(ac) + Cu(s) ! Cu2+(ac) + 2Ag(s)

  • disolución del cloruro de plata(s)

  • 7. Calcular ðG0 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) C2H2(g) + H2(g) ! C2H6(g) b) SO3(g) ! SO2(g)+ O2(g)

    8. Calcular ðG0 (a partir de las energías libres de formación de las sustancias que intervienen) para cada una de las reacciones siguientes y predecir qué óxido se formará más fácilmente.

    a) N2O(g) + 1/2 O2(g) → 2NO(g); b) N2O(g) + O2(g) → N2O3(g); c) N2O(g) + 3/2 O2(g) → 2NO2(g) d) N2O(g) + 2O2(g) → N2O5(g) ðGo (N2O3(g) )= 139.3 KJðmol-1

    9. Calcular ðS para la producción de ozono (3O2(g) → 2O3(g)) e indicar si se produce un incremento o un descenso en el desorden. ¿Es la reacción espontánea en las condiciones de estado estándar?

    10. ¿El cambio de entropía tiende a favorecer la formación de los productos de la reacciones siguientes? a) CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g), b) N2(g) + O2(g) → 2NO(g).

    11. Determine a qué temperaturas son espontáneas las reacciones: a) 2HgO (s) → 2Hg (l) + O2 (g)

    b) CaCO3(s) + H2SO4 (l) → CaSO4(s) + H2O (l) + CO2 (g) c) CO(g) → C(s) +½O2(g)

    12. Calcular la variación de entropía y la temperatura a la que se establece el equilibrio para la reacción: 2SO3(g) ! 2SO2(g) + O2(g)

    13. ¿Cuál será el punto de ebullición del bromo?

    14. El trioxoclorato (V) de potasio(s) se descompone dando cloruro de potasio(s) y oxígeno(g). Para esta reacción H= -22 kJ/mol de clorato a 25oC. a) Calcular del calor de formación del clorato potásico si el calor de formación del cloruro potásico es -436 kJ/mol. b) Si se parte de 100g de clorato de potasio, calcular el calor y el volumen de oxígeno desprendidos a 760 torr y 25oC.

    15. Calcular 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.

    16. El carburo de silicio (SiC) es una sustancia muy dura que se utiliza como abrasivo y se obtiene por reducción de arena (SiO2) con carbón coque (C) en un horno eléctrico: SiO2(s) + C(s) → SiC(s) + CO(g) Calcular: a) La variación de entalpía estándar de esta reacción. b) La temperatura mínima del horno para que se produzca espontáneamente. El calor de formación del SiC es -65,3 kJ·mol-1 y la entropía 16,6 J·K-1·mol-1.

    17. La congelación del agua es un proceso exotérmico ¿Por qué no es espontáneo en condiciones estándar? ¿En qué intervalo de temperatura será espontáneo? Para el hielo el calor de formación es : -291,8 kJ/mol y la entropía estándar 47,93 J/mol·K

    18. Mediante la fotosíntesis, las plantas obtienen glucosa a partir de dióxido de carbono (g) y agua (l).

  • Hallar 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.

  • b) ¿Es espontánea esta reacción en condiciones estándar?

    19. Calcular Ho, So e Go para la reacción de combustión del acetileno, quedando el agua en estado líquido. ¿Será espontánea la reacción a 25 oC?

    20. El ácido acético (l) se descompone para dar metano (g) y dióxido de carbono (g).

  • ¿Se trata de una reacción endotérmica o exotérmica?

  • Calcular el intervalo de T en que este proceso será espontáneo.

  • Química (1º de Biología). Soluciones a los problemas. Tema 2.

    1. a) 136,94 kJ; b) -340,3 kJ; c) - 639,1 kJ; d) -108,3 kJ.

    2. a) 9,32 kJ b) 9,32·106 kJ.

    3. -30,5 kcal.

    4. -818,2 kJ

    5. -284 kJ

    6. a) -146,4 kJ b) 65,5 kJ·mol-1

    7. a) -242,1 kJ b) 70,9 kJ

    8. a) 68,9 kJ b) 35,1 kJ c) -1,6 kJ d) 10,8 kJ. El NO2

    9. -137,4 J·K-1; No es espontánea.

    10. a) 160,5 J/K; b) 24,9 J/K. Sí, en ambos casos.

    11. a )T>839,2 K b) a todas las T c) nunca es espontánea

    12. 187,8 J/K; 1053 K.

    13. 332 K.

    14. a) -414 kJ/mol; b) 18 kJ c) 29,9 L.

    15. 51,4 kJ/mol.

    16. 624,6 kJ/mol, T>1771 K.

    17. ðSo = -21,98 J/K No es espontánea porque disminuye la entropía; T< 273 K

    18. a) 2803 kJ/mol de glucosa. Es endotérmica. B) No, porque Go > 0

    19. -1301,4 kJ/mol; -218,6 J/mol.K; -1236,3 kJ/mol. Es espontánea (Go < 0)

    20. a) Endotérmica (Ho = +16,2 kJ/mol) b) T > 67,5 K