Problemas termo.11-12

RELACIÓN DE PROBLEMAS QUÍMICA 2º BACHILLERATO

TERMOQUÍMICA. 1.- Para la obtención de oxígeno en el laboratorio se utiliza la descomposición del clorato potásico según la ecuación: 2 KClO3 (s) → 2KCl ( s) + 3 O2 (g) ∆H = -89,5 KJ. Calcular la energía calorífica que se desprende cuando se obtienen 20 L de oxígeno, medidos a 25ºC y una atmósfera. Sol: 24,4 KJ. 2.- La llamada reacción de la termita es muy exotérmica: Fe2O3 (s) + 2Al (s) → Al2O3 (s) + 2Fe(s) ∆H = -842 KJ. Calcular la energía calorífica que se desprende cuando 269,8 g de aluminio reaccionan con un exceso de óxido férrico. Sol: 4210 KJ. 3.-Conocidas las variaciones de entalpía de las reacciones: a) N2 (g) + O2 (g) → 2NO(g) ∆H = 181 KJ. b) N2 (g) +2 O2 (g) → 2NO2(g) ∆H = -173 KJ. c) 2 N2 (g) + 5 O2 (g) + 2 H2O(l) → 4HNO3(aq) ∆H = -255 KJ. Calcular la variación de entalpía de la reacción: ∆H = ? Sol: ∆H = 222,5 KJ. 3 NO2 (g) + H2O(l) → 2HNO3(aq) + NO(g) 4.- Tomando los datos de la tabla de entalpías de formación, calcular la entalpía de la reacción: C(s) + CO2 (g) → 2 CO(g) Sol: ∆H = 172,5 KJ. 5.- El octano es uno de los componentes de la gasolina comercial. Su densidad es de 0,70 g/ml. Calcular: a) La entalpía de combustión estándar del octano líquido a partir de las entalpías de formación del dióxido de carbono gaseoso (-393 KJ/mol), agua líquida (-294 KJ/mol ) y octano líquido (-264 KJ/mol) . Sol: ∆H = -5526 KJ. b) El calor desprendido en la combustión de 10 ml de octano. Sol: 337 KJ. 6.- Los calores de combustión del metano gaseoso, hidrógeno gaseoso y carbono sólido son respectivamente: -50,72, -16,34 y –22,5 KJ/mol. Calcular: a) El calor de formación del metano. Sol: ∆H =-4,46 KJ/mol. b) Si se queman 45 g de metano. ¿ Cuántos litros de dióxido de crbono en condiciones normales se obtienen, si la reacción tiene un rendimiento del 38%?Sol : 23,9 litros 7.-Sabiendo que los calores de formación a 298 K del butano, dióxido de carbono y agua, son –125 KJ/mol, -393 KJ/mol y –242 KJ/mol respectivamente. Calcular: a) La entalpía de combustión del butano haciendo uso de la Ley de Hess. Sol: ∆H = -2657 KJ/mol b) La variación de energía interna que acompaña al proceso.Sol: ∆U =6371,57 KJ 8.-Responder de forma razonada cuales de las siguientes cuestiones son verdaderas o falsas: a) Una reacción endotérmica no puede ser espontánea.

b) El valor de la energía libre de Gibbs de una reacción puede tener el valor cero. c) Si ∆H < 0 y ∆S > 0 la reacción se producirá siempre. 9.- En la combustión de 10 g de metanol líquido o de 10 g de ácido metanoico líquido se desprenden, en condiciones estándar ,223 KJ o 57 KJ respectivamente, quedando el agua obtenida en la combustión en estado líquido. Calcular la energía absorbida o desprendida en la oxidación de 1 g de metanol líquido en condiciones estándar, según la reacción: CH3OH (l) + O2(g) → H-COOH (l) + H2O (l) Sol: -14,1 KJ. 10.- Para la reacción 2CO (g) + O2(g) → 2 CO2(g) calcular: ∆Hº , ∆Sº y el valor de ∆Gº a 25ºC. Datos: Sº (CO (g) )=197,1 J/Kmol; Sº (CO2(g) )= 212,8 J/Kmol; Sº ( O2 (g))= 204,2 J/Kmol. Las entalpías de formación se miran en la tabla correspondiente. Sol: ∆Hº= -566 KJ/mol; ∆Sº =-0,173 KJ/Kmol; ∆Gº= -514,45 KJ/mol. 11.- Los calores de combustión del metano y el butano son 890 KJ / mol y 2876 KJ / mol, respectivamente. a) Cuando se utilizan como combustibles, ¿cuál generaría más calor para la misma masa de gas, el metano o el butano?¿Cuál generaría más calor para el mismo volumen de gas? b) Calcular la diferencia de calor desprendido al quemar 10 g de cada uno de estos gases, así como la diferencia al quemar 10 litros de cada uno (medidos a 0ºC y 1 atm). 12.- Para una reacción química A (g) + B (g) → C (g), donde ∆H = - 80 KJ e ∆S = -190 J/K mol, calcular cuál es la temperatura límite a la que se puede trabajar para que la reacción sea espontánea. ¿Qué significan los signos negativos de ∆H y de ∆S? Sol: T< 421,05 K. 13.- Los valores de las entalpías de combustión estándar del C (s) y C6H6 (l) son, respectivamente, -393,7 KJ/mol y –3267 KJ/mol, y el valor de la entalpía estándar de formación para el H2O (l) es –285,9 KJ/mol. a) Calcular la entalpía de formación del C6H6 (l). b) ¿Cuántos KJ se desprenderán o absorberán en la formación de 0,5 Kg de C6H6 (l).? Sol: a) 47,1 KJ/mol; b) 301,92 KJ. 14.-Las plantas verdes sintetizan glucosa mediante la reacción de fotosíntesis siguiente: 6 CO2 (g) + 6 H2O (l) → C6H12O6 (s) + 6 O2 (g) ∆Hº = 2813 KJ / mol a) Calcular la entalpía de formación de la glucosa, justificando si la reacción es exotérmica o endotérmica. b) Hallar la energía necesaria para obtener 5 g de glucosa. Datos: ∆Hºf (CO2)(g) = -393,5 KJ / mol ∆Hºf (H2O)(g) = -285,5 KJ / mol Sol: a) –1261 KJ/mol; b) 35,03 KJ. 15.- Calcule la energía media de los enlaces químicos C-H y C-C utilizando los datos de la tabla siguiente:

Sustancia CH4 (g) C2H6 (g) C (s) → C (g) H2 (g)

Proceso Formación Formación Sublimación Disociación

∆Hº (kJ/mol) - 74,5 - 84,7 715 436

Sol: a) 415,4 KJ/mol; b) 330,6 KJ/mol 16.- Una muestra de carbonato cálcico se descompone térmicamente, dando 12,8 g de óxido de calcio (s) y dióxido de carbono (g). Calcule el calor absorbido o desprendido en el proceso. Datos: ∆Hºf CaO (s) = -633 kJ/mol; ∆Hºf CO2 (g) = -393 kJ/mol; ∆Hºf CaCO3 (s) = -1207 kJ/mol. Solución: ∆Hº= 41,3 kJ. 17.- La entalpía estandar de combustión del butano, según la reacción: C4H10 (g) + 13/2 O2 (g) → 4 CO2 (g) + 5 H2O (l) es ∆H = - 2.877 kJ a) Calcule el calor absorbido o desprendido al quemar una bombona de 12 kg de butano en condiciones estándar. b) ¿Puede decirse que la combustión es espontánea a cualquier temperatura? Razónese. Sol: a) -595241,4 kJ; b) a T bajas. 18.- Si cuando reacciona un gramo de nitrógeno, a 1 atm y 25ºC, según la reacción: N2 (g) + 3H2 (g) → 2NH3 (g). Se desprenden 788,6 calorías, ¿cuál es el calor de formación del amoniaco? Sol: ∆Hºf = -10,95 kcal/mol 19.- Para la reacción: 2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g), calcule: ∆Hº, ∆Sº y el valor de ∆Gº a25ºC. Datos: ∆Hº de formación en kJ/mol: CO(g) = -110,1; CO2(g)=-393,8. Sº en J/mol·K: CO(g) =197,1; CO2(g) =212,8; O2(g)=204,2. Sol: ∆Hº = - 567,4 kJ; ∆Sº = - 0,173 kJ/K; ∆Gº = - 515,91 kJ. 20.- El calor de combustión del butano gaseoso a 1 atm y 25ºC, es ∆H = -2875,8 KJ /mol. Las entalpías estándar de formación a 25ºC del CO2 (g) y H2O (l) son, respectivamente, -393,5 KJ / mol, y –285,83 KJ / mol. Calcule: a) La entalpía de formación estándar del butano. b) La variación de energía interna del proceso en condiciones estándar, a la temperatura indicada. Sol: a) ∆Hºf C4H10= -127,35 kJ / mol; b) ∆U = -117,44 kJ / mol 21.- La entalpía estándar de formación del tolueno (C6H5 – CH3) es 11,95 kcal / mol, y las entalpías estándar de formación del dióxido de carbono (g) y del agua (l) son respectivamente –94,05 y –68,32 kcal / mol. Calcule: a) La entalpía de combustión del tolueno. b) ¿Cuántas calorías se desprenden en la combustión completa de 23,00 gramos de tolueno? Sol: a) ∆Hº= -943,58 kcal / mol; b) -235,9 kcal

22.- En la combustión completa en condiciones estándar de 6 litros de eteno (C2H4), medidos a 27 °C y 740 mm de Hg, se desprenden 314,16 KJ, quedando el agua en estado gaseoso. Calcule: a) La entalpía de combustión estándar del eteno. b) la entalpía de formación a. 298 K del eteno. c) la variación de entropía a 298 K para el proceso de combustión considerado (para los 6 litros de eteno). Datos: ∆Gº para la reacción de combustión del eteno es -1314,15 KJ/mol; ∆Hºf (CO2(g)) = - 393,5 KJ/mol; ∆Hºf (H2O (g)) = - 241,8 KJ/mol. Sol: a) ∆Hº ∆ = -1325,6 KJ/ mol; b) ∆Hºf = 52,3 KJ / mol; c) ∆Sº = -9,1 J / mol · K. 23.- A 298 K la variación de la entalpía estandar de la reacción de combustión del metanol líquido es de –726,3 kJ/mol a) ¿Cuál es la entalpía estandar de formación del metanol? b) Calcule la variación de energía interna cuando reacciona 1 mol de metanol. Datos: ∆Hºf agua líquida = -286 kJ/mol; ∆Hºf CO2= -393 kJ/mol Sol: a) ∆Hº= -238,7 kJ/mol; b) ∆U= -726,3 kJ 24.- Se dispone de un combustible formado por metano a 25ºC y 1 atm. a)¿Cuál será el volumen de aire necesario medido en las mismas condiciones de presión y temperatura para quemar 1 m3 de combustible?. b) Calcule el calor que se desprende por m3 de combustible. Datos: ∆Hºf H2O (l) = -286 kJ/mol; ∆Hºf CO2 (g) = -393,5 kJ/mol ∆H metano (g) = -74,8 KJ/mol; 1 atm = 101325 Pa; Aire 21% de O2 Sol: a) V= 9,54 m3 b) - 36426,98 kJ. 25.- Dada la reacción: 2Ag2O (s) → 4Ag (s) + O2 (g) a) ¿Cuál es el valor de ∆H para esta reacción? Calcule el calor transferido cuando se descomponen 4,62 g de Ag2O en condiciones estándar. Justifique si se absorbe o se desprende calor en el proceso. b) Razone el signo que tiene ∆Sº en esta reacción. Dato: ∆Hº ∆ f Ag2O (s) = -30,6 kJ/mol. Sol: a) ∆Hºreac. = 61,2 kJ ; 0,61 kJ; b) ∆Sº > 0. 26.-Se considera la reacción: Pb (s) + ½ O2 (g) → PbO (s) ∆H = - 219 kJ a) Calcule el calor absorbido o desprendido al formarse 15 gramos de óxido de plomo (II). b) ¿Puede decirse que la reacción es espontánea a cualquier temperatura? Razónese. Sol: a) -14,73 kJ: b) a T bajas. 27.-Calcule la entalpía de reacción para el proceso: Fe2O3(s) + 2Al(s) → Al2O3(s) + 2Fe(s), si las entalpías de formación para el óxido de aluminio y el óxido de hierro (III) son los valores -1676 y -836 KJ/mol, respectivamente. Razone si será igual el calor a presión constante que a volumen constante para esta reacción. ¿Cuántos gramos de hierro pueden obtenerse a partir de 200 gramos de óxido de hierro (III)?. Sol: ∆Hr = -840 KJ/mol; ∆H = ∆U; 139,5 gr de Fe.