5.- Calcule: a) La entalpía de combustión del etino a partir de los siguientes datos: o

Transcripción

1 TERMOQUÍMICA QCA 09 ANDALUCÍA.- Cnsidere la reacción de cmbustión del etanl. a) Escriba la reacción ajustada y calcule la entalpía de reacción en cndicines estándar. b) Determine la cantidad de calr, a presión cnstante, que se libera en la cmbustión cmpleta de 00 g de etanl, en las mismas cndicines de presión y temperatura. H C H OH(l) 277,7 kj/ml Δ H CO (g) = 393,5kJ/ml; Dats: Δ f [ 2 5 ] = ; f [ 2 ] Δ H [ H O(l) ] = 285,8 kj/ml. f 2 Masas atómicas: C = 2; H = ; O = En cndicines estándar, en la cmbustión de gram de etanl se desprenden 29,8 kj y en la cmbustión de gram de ácid acétic se desprenden 4,5 kj. Calcule: a) La entalpía de cmbustión estándar del etanl y la del ácid acétic. b) La variación de entalpía estándar de la siguiente reacción: Masas atómicas: C = 2; H = ; O = 6. CH 3 CH 2 OH + O 2 CH 3 COOH + H 2 O 3.- Calcule: a) La entalpía de cmbustión estándar del ctan líquid, sabiend que se frman C 2 O y H 2 O gasess. b) La energía que necesita un autmóvil pr cada kilómetr si cnsume 5 L de ctan pr cada 00 km. H H O(g) 24,8kJ/ml Δ H CO (g) = 393,5 kj/ml ; Dats: Δ f [ 2 ] = ; f [ 2 ] H [ C H (l)] 250,0kJ/ml Δ f 8 8 = ; Densidad del ctan líquid = 0,8 kg/l. Masas atómicas: C = 2; H =. 4.- a) Explique si un prces extérmic será siempre espntáne. b) Indique si un prces que supnga un aument de desrden será siempre espntáne. c) Pr qué hay prcess que sn espntánes a una determinada temperatura y n l sn a tra temperatura? 5.- Calcule: a) La entalpía de cmbustión del etin a partir de ls siguientes dats: H H O(l) 285,8 kj/ml Δ H CO (g) = 393,5 kj/ml, Δ f [ 2 ] =, f [ 2 ] Δ H [ C H (g)] = 227,0kJ/ml f 2 2 b) La cantidad de calr, a presión cnstante, desprendida en la cmbustión de kg de etin. Masas atómicas: C = 2; H =. 6.- El prces de frmación del amniac gases a partir de sus elements es extérmic. Razne: a) Cóm varía la entrpía de este prces? b) Será siempre espntánea la síntesis del amniac? c) Serán iguales ls calres de frmación a presión cnstante y a vlumen cnstante? Fc. Gnzález Funes

2 7.- Dadas las siguientes ecuacines termquímicas: N 2 (g) + 2 O 2 (g) 2 NO 2 (g) H = 67,78 kj 2 NO (g) + O 2 (g) 2 NO 2 (g) H 2 = 2,92 kj a) Calcule la entalpía de frmación del mnóxid de nitrógen, en las mismas cndicines de presión y temperatura. b) Determine la cantidad de calr, a presión cnstante, que se desprende en la cmbustión de 90 g de mnóxid de nitrógen, en las mismas cndicines. Masas atómicas: N = 4; O = 6. Fc. Gnzález Funes

3 .- a) C 2 H 6 O (l) + 3 O 2 (g) 2 CO 2 (g) + 3 H 2 O (l) Calculams la entalpía de reacción en cndicines estándar, partiend de las entalpías de frmación en las mismas cndicines y teniend en cuenta que las entalpías de frmación de ls elements en estad natural, es cer [ ] [ ] [ ] ΔH = 2Δ H CO (g) + 3ΔH H O(l) Δ H C H O(l) =366,7 kj ml r f 2 f 2 f 2 6 b) Calculams ls mles de etanl ( = 46 g/ml) m 00 g n = 2,7 m = 46 g ml = l Establecems la prprción cn ls resultads del apartad anterir ml etanl 2,7ml etanl = 366, 7 kj x x = 2965,7 kj Se liberan 2965,7 kj. 2.- a) La entalpía de cmbustión estándar del etanl (C 2 H 6 O) y la del ácid acétic (C 2 H 4 O 2 ), es el calr desprendid en cndicines estándar, en la cmbustión de un ml de cada un de ests cmpuests, para calcularlas, partims de ls calres de cmbustión de gram de cada un de ells y de las masas mlares: (C 2 H 6 O) = 46 g/ml; (C 2 H 4 O 2 ) = 60 g/ml gc2h6o 46gC2H6O = x =370,8 kj ml 29,8 kj x [ ] Δ H C H O = 370,8kJ ml c 2 6 gc H O 4,5 kj gc H O x = x = 870kJ ml [ ] Δ H C H O = 870kJ ml c b) Mediante la aplicación de la ley de Hess btenems la reacción slicitada, sumand la reacción de cmbustión del etanl cn la inversa de la reacción de cmbustión del ácid acétic C 2 H 6 O + 3 O 2 2 CO H 2 O H = 370,8 kj 2 CO H 2 O C 2 H 4 O O 2 H 2 = +870 kj C 2 H 6 O + O 2 C 2 H 4 O 2 + H 2 O Δ H =Δ H +Δ H = 370,8kJ kj = 500,8kJ r 2 Fc. Gnzález Funes

4 3.- a) Planteams la reacción y la ajustams C 8 H 8 (l) + 25/2 O 2 (g) 8 CO 2 (g) + 9 H 2 O (g) La entalpía estándar de una reacción se puede calcular partiend de las entalpías estándar de frmación de ls cmpuests que intervienen en ella, según la siguiente ecuación ) Δ H = ΔH ( prducts) ΔH ( reactivs r f f aplicándla a nuestra reacción btenems [ ] [ ] [ ] [ ] Δ H C H ( l) = 8 Δ H CO ( g) + 9 ΔH H O( g) Δ H C H ( l) = 5074,2 kj C 8 8 f 2 f 2 f 8 8 l que significa que en la cmbustión de un ml de ctan se desprenden 5074,2 kj b) El cnsum pr km es de 0,05 L de ctan que crrespnden a m = d V = 0,8 kg/l 0,05 L = 0,04 kg (40 g) calculams ls mles (C 8 H 8 ) = 4 g ml - m 40 g n = 0,35m = 4 g ml = l establecems la prprción ml 0,35ml = x = 776kJ 5074, 2kJ x 4.- a) La espntaneidad de un prces depende de tres magnitudes termdinámicas, H (variación de entalpía), S (variación de entrpía) y T (temperatura absluta). Se trata pr tant, de definir una nueva función que cntemple a estas tres, dicha función es la denminada energía libre de Gibbs cuya variación se expresa mediante la siguiente expresión Δ G =ΔH TΔ S la cndición para que un prces sea espntáne es que haya una disminución de la energía libre de Gibbs, es decir, que ΔG < 0. El hech de que un prces sea extérmic sl ns indica que H < 0, l cual n es suficiente para asegurar que sea espntáne. b) Saber que en un prces hay un aument de desrden sl ns indica que S > 0, l cual n es suficiente para asegurar que el prces sea espntáne. Fc. Gnzález Funes

5 4.- c) Si en la expresión de la variación de la energía libre de Gibbs Δ G =ΔH TΔ S le llamams términ entálpic a H y términ entrópic a TΔ S, la espntaneidad de la reacción depende de la temperatura en ls cass en que ambs términs cmpiten entre ells, es decir cuand un es psitiv y el tr es negativ, en ls demás cass se puede afirmar tajantemente la espntaneidad la n espntaneidad del prces, independientemente de cuál sea el valr de la temperatura. Cuand ls términs entálpic y entrópic, cmpiten entre sí, existe una temperatura que marca el cambi de tendencia en la espntaneidad, la llamams temperatura de equilibri y cincide cn el punt en que G = 0, su expresión será T equilibri ΔH = Δ S Cuand H < 0 y S < 0 El prces será espntáne si la temperatura es menr que la temperatura de equilibri. Cuand H > 0 y S > 0 El prces será espntáne si la temperatura es mayr que la temperatura de equilibri. 5.- a) Planteams la reacción ajustada C 2 H 2 (g) + 5/2 O 2 (g) 2 CO 2 (g) + H 2 O (l) La entalpía estándar de una reacción se puede calcular partiend de las entalpías estándar de frmación de ls cmpuests que intervienen en ella, según la siguiente ecuación Δ H = ΔH ( prducts) ΔH ( reactivs ) r f f aplicándla a nuestra reacción btenems [ ] [ ] [ ] [ ] Δ H C H ( l) = 2 Δ H CO ( g) +ΔH H O( l) Δ H C H ( g) = 299,8 kjml C 2 2 f 2 f 2 f 2 2 b) Calculams ls mles de etin (C 2 H 2 ) = 26 g/ml m 000 g n = 38,46 m = 26 g ml = l establecems la prprción cn ls resultads del apartad anterir ml etin 38,46mletin = x = 49990,3kJ 299,8 kj x se desprenden kj. Fc. Gnzález Funes

6 6.- a) Planteams la reacción de frmación del amniac gases a partir de sus elements N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) A escala micrscópica, la entrpía se interpreta cm una medida del grad de desrden mlecular del. Cuant mayr sea el desrden intern de un más alta será su entrpía. En reaccines en fase gasesa, la entrpía de la mezcla es mayr que la de ls gases purs, pr l tant la entrpía disminuye en este prces. b) Al ser un prces extérmic H < 0, cm hems vist en el apartad anterir S < 0, en cnsecuencia el términ entálpic ( H) es negativ y el términ entrópic ( TΔS) es psitiv, G será negativa y pr l tant la reacción será espntánea cuand la temperatura sea inferir a la temperatura de equilibri T equilibri ΔH = Δ S c) En las reaccines dnde intervienen gases, la expresión que relacina el calr a presión cnstante cn el calr a vlumen cnstante es q = q +Δn R T p v en nuestr cas Δ n =2, l que significa que ambs calres serán diferentes. 7.- a) Frmulams la reacción de frmación de un ml de mnóxid de nitrógen ½ N 2 (g) + ½ O 2 (g) NO (g) mediante la aplicación de la ley de Hess btenems la reacción slicitada, sumand la reacción divida pr ds, cn la inversa de la reacción 2 dividida pr ds ½ N 2 (g) + O 2 (g) NO 2 (g) Δ H' = 33,89 kj NO 2 (g) NO (g) + ½ O 2 (g) Δ H' 2 =+ 56, 46kJ ½ N 2 (g) + ½ O 2 (g) NO (g) [ ] Δ H NO(g) =Δ H' +Δ H' = 22,57 kj ml f 2 b) Calculams ls mles de mnóxid de nitrógen (NO) = 30 g/ml m 90 g n = 3m = 30 g ml = l teniend en cuenta la reacción 2 NO (g) + O 2 (g) 2 NO 2 (g) H 2 = 2,92 kj Fc. Gnzález Funes

7 7.- b) (cntinuación) establecems la prprción 2ml NO 3ml NO = x =69,38kJ 2,92 kj x se desprenden 69,38 kj. Fc. Gnzález Funes