2º de Bachillerato. 3. Calcular la variación de entalpía de la reacción de combustión del etanol a partir de la tabla de entalpías de formación

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1 Química TEM 3 º d achillrato Trmoquímica. La ntalpía d combustión dl butano s d º 875,8 /mol. Si qurmos calntar l air d una habitación d xx3 m con una stua d butano, dsd º hasta 5º, qué masa d butano dbrmos consumir?. uánto dinro nos costará, si l prcio d una botlla d butano d 5 Kg s d? Dnsidad dl air ρ Kg/m 3 alor spcíico dl air a P ct c 5 J/Kg ºK 8 g céntimos d uro. La ntalpía d disolución d la sosa cáustica n agua s d º /mol. alcular la tmpratura inal d la disolución rsultant d disolvr 35 g d sosa n 5 ml d agua a 8 º apacidad caloríica spcíica dl agua c 8 J/Kg ºK 55 3 º 3. alcular la variación d ntalpía d la racción d combustión dl tanol a partir d la tabla d ntalpías d ormación 3 8 /mol. La glicina 5 s l aminoácido más simpl qu orma part d las protínas y su oxidación con oxígno produc ura, dióxido d carbono y agua. vriguar la ntalpía d sta racción d oxidación a partir d los siguints datos d ntalpías d ormación º /mol º /mol º /mol º /mol vriguar la ntalpía d combustión dl bncno a partir d la tabla d ntalpías d nlac. uánto calor s dsprndrá al qumar litro d st compusto? Dnsidad dl bncno ρ 88 g/ml 5 /mol 3 8 MJ. alcular la ntalpía d la racción d hidrognación dl tino tnindo n cunta las ntalpías d nlac indicadas n la tabla corrspondint La hidracina racciona con l agua oxignada producindo nitrógno y agua. Dducir la ntalpía d dicha racción a partir d los datos d las ntalpías d nlac. 789

2 8. btnr la ntalpía d ormación dl suluro d carbono a partir d los siguints datos: graito g g 9 cal S s g S g 7 cal S l 3 g g S g 5 cal Exprsar l rsultado n unidads dl sistma intrnacional /mol 9. onsidrar las siguints raccions y sus ntalpías corrspondints para dtrminar la ntalpía d ormación dl bncno a partir d sus lmntos graito g g º 9 Kcal g ½ g l º 8 Kcal l 5 g l g º 5 Kcal 3 Kcal/mol. Dducir l valor d la ntalpía d la racción siguint: l s l aq ll 3 aq 3 g partir d las ntalpías d las raccions qu iguran a continuación l s 3 l g ll 3 s º 39 l g l aq º 7 8 g l g l g º 85 ll 3 s ll 3 aq º D 33. Indicar para las raccions siguints si srán o no spontánas y n qu rango d tmpraturas graito g g º Pl 5 g Pl 3 g l g º 87 9 g 3 g g l º Espontána Espontána a Tª alta Espontána a Tª baja. La racción d ormación dl ácido yodhídrico a partir d sus lmntos n as gasosa g I g I g Tin una ntalpía d racción º 53 y la variación d ntropía corrspondint s d Sº J/ºK. Suponindo qu dichos valors no cambin aprciablmnt con la tmpratura, indicar la spontanidad d sta racción a una tmpratura º b una tmpratura d 8 º c Tmpratura a partir d la cual la racción s spontána Espontána o spontána 8 ºK

3 PRLEM omnzamos calculando l volumn d air contnido n la habitación V 3 7 m 3 La masa corrspondint a st volumn d air s obtin a partir dl dato d su dnsidad m ρ V ' 7 8' Kg El calor ncsario para calntar sta masa d air la calcularmos por la cuación qu rlaciona la variación d tmpratura d un curpo con l calor aplicado Q c m T 5 8'5 88 J 8' 8 Est calor db sr suministrado por la combustión dl butano y sabmos qu cada mol d st hidrocarburo nos proporcionará un calor quivalnt a su ntalpía d combustión. El númro d mols qu ncsitamos s Q 8'8 Q n n ' 393 mols 875'8 El pso molcular dl butano P m ' '8 58. uma La masa d sos mols d butano m n P m '393 58' '8 g El cost d cada gramo d butano s para calntar l air d la habitación ' c / g y por tanto l prcio total dl butano utilizado 5 PRLEM ' Pr cio mc '8 ' Pr cio céntimos d uro 5 En primr lugar obtnmos l númro d mols d sosa cáustica hidróxido sódico a n g P m 35 3 '8 '875 mols omo la ntalpía d disolución s d º /mol, l calor qu s dsprnd al disolvr 875 mols srá Q '875 ' 39'3 393 J Est calor s absorbido por l agua d la disolución 5 ml 5 g 5 Kg, qu xprimntará un ascnso d la tmpratura dado por la cuación T 8 Q c m T 393 8'5 Dspjamos l valor d la tmpratura inal T 55'3 º

4 PRLEM 3 La racción d combustión dl tanol s l 3 g g 3 l D las tablas d ntalpía d ormación obtnmos los datos siguints 77'9 393'5 85'83 La ntalpía d la racción d combustión dl tanol, n unción d las ntalpías d ormación, s calcula a partir d la siguint igualdad productos ractivos [ 3 ] [ 3 ] [ 393'5 3 85'83 ] [ 77'9 3 ] Finalmnt obtnmos qu 3' 8 PRLEM La racción d oxidación d la glicina s la siguint s 3 g s 3 g 3 l alculamos la ntalpía d sta racción a partir d los datos d las nrgías d ormación suministrados n l nunciado dl problma productos ractivos [ 3 3 ] [ 3 ] 5 [-333' '5 3 85'83 ] [ -53'9 3 ] Ectuando st cálculo obtnmos qu 35' 73

5 PRLEM 5 a btnción d la ntalpía d combustión dl bncno La cuación química corrspondint con las órmulas d Lwis s l 5 g g 3 El balanc dl númro d nlacs rotos y ormados s l siguint l Enlac rotos Enlacs ormados - 3 La Entalpía d la racción la obtnmos a partir d la siguint igualdad nlacs rotos nlacs ormados 3-3 [ ] 5 onsultamos n sta part las tablas d ntalpías d nlac mdias n /mol y sustituimos los datos n la igualdad antrior [ 73 ] Finalmnt obtnmos 5 El valor obtnido s vidntmnt un valor aproximado. El valor ral, mdido xprimntalmnt, rsulta sr d 38 b alor dsprndido al qumar litro d bncno alculamos n primr lugar la masa corrspondint a litro ml d sta sustancia, a continuación l númro d mols corrspondint y inalmnt l calor dsprndido n su combustión, multiplicando por l valor absoluto d la ntalpía dl apartado antrior m ρ V '88 88 g Q n c ' '8 n MJ g P m 88 ' '8 '7 mols

6 PRLEM Escribimos la cuación química con las órmulas d Lwis para podr analizar los nlacs rotos y ormados El balanc dl númro d nlacs rotos y ormados s l siguint Enlac rotos Enlacs ormados - La Entalpía d la racción la obtnmos a partir d la igualdad ormados nlacs rotos nlacs [ ] [ ] c [ ] [ ] El rsultado inal s mol / 35 PRLEM 7 La cuación química dond iguran los nlacs químicos s la siguint El balanc dl númro d nlacs rotos y ormados s l siguint Enlac rotos Enlacs ormados 8 - omo n los casos antriors la ntalpía d la racción la obtnmos a partir d la igualdad ormados nlacs rotos nlacs [ ] [ ] 8 g g g l l g l

7 [ ] [ 9 8 ] La ntalpía d la racción s 789 PRLEM 8 La cuación química qu rprsnta la ormación dl suluro d carbono a partir d sus lmntos s la siguint s S s S l Los datos proporcionados para rsolvr l problma son Racción graito g g Racción S s g S g Racción S l 3 g g S g 9 Kcal 7 Kcal 5 Kcal La racción inicial s pud scribir mdiant la siguint combinación algbraica d las otras como Racción inicial Racción Racción Racción Lugo, sgún la ly d ss, las ntalpías también guardarán la misma rlación, y por lo tanto Kcal 9 En unidads dl sistma intrnacional Julios srá 9 ' 8 ' PRLEM 9 Escribimos n primr lugar la cuación d la racción d ormación dl bncno graito 3 g l Las raccions cuyas ntalpías conocmos son las siguints Racción Racción Racción graito g g g g l l 5 g g g 9 Kcal 8 Kcal 5 Kcal Para obtnr la cuación inicial s db ralizar la combinación algbraica Racción inicial Racción 3 Racción ½ Racción Las ntalpías d las raccions guardan la misma rlación n cumpliminto d la ly d ss, d manra qu La ntalpía buscada s 3 Kcal / mol

8 PRLEM La racción considrada l s l aq ll 3 aq 3 g S db obtnr como combinación d las siguints raccions, cuyas ntalpías conocmos R acción R acción R acción R acción D l s l g l aq ll g 3 3l l s g g l g ll 3 aq ll 3 s D 39' 7' Para obtnr la cuación buscada s dbn combinar stas últimas dl modo siguint Racción inicial Racción Racción 3 Racción Racción D 3 D 39' 7' El rsultado inal s ' PRLEM graito g g La ntalpía d racción s mnor qu cro y la variación d ntropía s positiva, pus aumnta l dsordn al aumntar l númro d mols d gas. S < > G TS < Simpr Espontána a cualquir Tª Pl 5 g Pl 3 g l g La ntalpía d la racción s mayor qu cro 87 8 y la ntropía aumnta, al habr n total dos mols d gas como productos y un solo mol d gas d ractivo S > > G TS < Si TS > Espontána a Tª alta g 3 g g l En sta racción la ntalpía s ngativa - pro la ntropía disminuy al disminuir l númro d mols d gas d los productos con rspcto d los ractivos S < < G TS < Si TS < Espontána a Tª baja

9 PRLEM Los cálculos los ctuamos con la rlación G TS y suponindo qu los valors d la ntalpía y ntropía no varían aprciablmnt con la tmpratura. Srá por tanto un cálculo vidntmnt aproximado a la tmpratura d º 73 ºK G TS J G < Espontána b la tmpratura d 8 º 93 ºK G TS J G > o Espontána c Tmpratura límit aproximada La tmpratura a la qu la racción mpiza a sr spontána s producirá cuando G sa igual a cro, s dcir cuando G TS 53 T Dspjando l valor d la tmpratura s obtin T 8 º K

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