TEMA 4. ENERGÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS. ESPONTANEIDAD

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1 TEMA 4. ENERGÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS. ESPONTANEIDAD E1A.S2010 En la xidación catalítica a 400 ºC del dióxid de azufre se btiene trióxid de azufre según: 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) H = 198,2 kj Calcule la cantidad de energía que se desprende en la xidación de 60 2 g de dióxid de azufre, si: a) La reacción se realiza a presión cnstante. b) La reacción tiene lugar a vlumen cnstante. Dats: R = 8 3 J K 1 ml 1. Masas atómicas: O = 16; S = 32. a) De la estequimetría de la reacción se deduce que cada ds mles de SO 2 que se xidan desprenden 198,2 kj, pr tant: 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) H = 198,2 kj g SO 2 198,2 kj 60,2 g SO 2 q p de dnde x = 93,2 kj (el sign mens indica que es un calr desprendid). Puest que el calr de reacción a presión cnstante es igual a la variación de entalpía (q p = H), resulta entnces que al xidar a presión cnstante ls 60,2 g de SO2 se desprenden 93,2 kj b) Teniend en cuenta que: a vlumen cnstante: U = q v p V a presión cnstante: U = q p p V q v = q p p V = q p nrt Si en la reacción hubiese el mism númer de mles de gases antes y después, ls calres a vlumen y presión cnstante serían iguales, per en este cas finalmente hay ds mles de prducts e inicialmente hay 3 mles: así que n = 2 3 = 1. Sustituyend: q v = q p nrt q v = 93,2kJ ( 1ml)*8, kj.ºk 1.ml 1 *673ºK = 87,6 kj En esta reacción, al disminuir el númer de mles de gases, el sistema sufre una cntracción cuand la reacción curre a presión cnstante. Esa cntracción se debe al trabaj realizad pr la presión atmsférica, igual a nrt (trabaj psitiv, prque entra al sistema), es decir que para esta reacción: q v =q p +W pres.atm. E2B.S2010 Dada la reacción: 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) H = 198,2 kj a) Indique raznadamente el sign de la variación de entrpía. b) Justifique pr qué la disminución de la temperatura favrece la espntaneidad de dich prces. a) La entrpía es una magnitud que mide el desrden, pr tant para esta reacción la variación de entrpía debe ser psitiva, ya que inicialmente hay 3 mles de prducts gasess y finalmente hay sl 2 mles, siend el SO 3 un prduct más rganizad. Pr tant S>0.

2 b) El prces es espntáne cuand la variación de energía libre de Gibbs sea negativa, que está relacinada cn la temperatura: G = H T S. Cm en este prces H es negativa y S es negativa también tenems que la variación de energía libre es suma de un primer términ negativ y un segund términ psitiv, per que depende de la temperatura. Pr tant a temperaturas pequeñas el primer términ pesa más y el resultad es G negativ y espntáne. Sin embarg si la temperatura aumenta el segund términ pesaría más y entnces G se haría psitiv. E3A.S2010 Para la fabricación industrial del ácid nítric, se parte de la xidación catalítica del amniac, según: 4 NH 3 (g) + 5 O 2 (g) 6 H 2 O(l) + 4 NO(g) a) Calcule la entalpía de esta reacción a 25 ºC, en cndicines estándar. b) Qué vlumen de NO, medid en cndicines nrmales, se btendrá cuand reaccinan 100 g de amniac cn exces de xígen? Dats: Hºf [H 2 O (l)] = kj/ml, Hº f [NH 3 (g)] = 46 1 kj/ml, Hº f [NO(g)] = kj/ml. Masas atómicas: N = 14; H = 1. a) Teniend en cuenta que la entalpía de una reacción puede btenerse cm: H reacc = H f (prducts) H f (reactivs) H reacc = (6* H H2O + 4* H NO ) (4* H NH3 ) H reacc = (6* 285,8 + 4*90,25) (4* 46,1) = 1169,4 kj b) 4 NH 3 (g) + 5 O 2 (g) 6 H 2 O(l) + 4 NO(g) g NH ,4 L NO (C.N.) 100 g NH 3 x = 131,8 L NO (C.N.) E4A.S2010 Para la btención del tetraclrur de carbn según: CS 2 (l) + 3 Cl 2 (g) CCl 4 (l) + S 2 Cl 2 (l) a) Calcule el calr de reacción, a presión cnstante, a 25 ºC y en cndicines estándar. b) Cual es la energía intercambiada en la reacción anterir, en las mismas cndicines, cuand se frma un litr de tetraclrur de carbn cuya densidad es 1 4 g/ml? Dats: Hº f [CS 2 (l)] = kj/ml, Hº f [CCl 4 (l)] = kj/ml, Hº f [S 2 Cl 2 (l)] = 59 8 kj/ml. Masas atómicas: C = 12; Cl = a) H reacc = H f (prducts) H f (reactivs) = 275,9 kj b) La masa de 1 litr de CCl 4 es: m = V.ρ = 1000mL. 1,4g/mL = 1400 g CCl 4. nºmles CCl4 = nºg / Pm = 1400 / 154 = 9 mles CS 2 (l) + 3 Cl 2 (g) CCl 4 (l) + S 2 Cl 2 (l) + 275,9 kj 1 ml CCl4 275,9 kj

3 Se desprenden 2483,1 kj 9 ml CCl4 x E5B.S2010 Cnsidere la reacción de hidrgenación del prpin: CH 3 C CH + 2 H 2 CH 3 CH 2 CH 3 a) Calcule la entalpía de la reacción, a partir de las entalpías medias de enlace. b) Determine la cantidad de energía que habrá que prprcinar a 100 g de hidrógen mlecular para disciarl cmpletamente en sus átms. Dats: Entalpías de enlace en kj/ml: (C C) = 347; (C C) = 830; (C H) = 415; (H H) = 436. Masa atómica: H = 1. a) H reacción = EnlacesRts EnlacesFrmads H reacción = (4* H C H + 1* H C C + 1* H C C + 2* H H H ) (8* H C H + 2* H C C ) H reacción = 305 kj b) La Entalpía energía de enlace es la energía necesaria para rmper 1 ml de enlaces y separar ls elements en estad gases".en el cas del hidrógen cincide exactamente cn la entalpía energía de disciación, ya que la mlécula de hidrógen está frmada pr ds átms de hidrógen unids pr un enlace simple: H H, pr tant: para rmper 1 ml de enlaces de H 2 2 g H 2 se necesitan 436 J 100 g H 2 x = kj E6A.S2010 Razne si las siguientes afirmacines sn verdaderas falsas: a) La entalpía de frmación estándar del mercuri líquid, a 25 ºC, es cer. b) Tdas las reaccines químicas en que G<0 sn muy rápidas. c) A 273 ºC la entrpía de una sustancia cristalina pura es cer. a) Verdad, ya que a 25ºC el Hg es líquid y la entalpía de frmación de cualquier element en estad nrmal es cer, ya que sería la entalpía de la reacción: Hg(l) Hg(l) = 0 b) Fals. Las reaccines para las que la variación de energía libre es negativa sn espntáneas, per nada tiene que ver cn la velcidad a la que tengan lugar. c) Verdad, ya que la entrpía mide el desrden de un sistema y disminuye cn la temperatura. En un cristal en el cer abslut el rdenamient es máxim y tdas las partículas que frman el cristal están en reps. E6B.S2010 Para la reacción: CH 4 (g) + Cl 2 (g) CH 3 Cl(l) + HCl(g) a) Calcule la entalpía de reacción estándar a 25 ºC, a partir de las entalpías de enlace y de las entalpías de frmación en las mismas cndicines de presión y temperatura.

4 b) Sabiend que el valr de Sº de la reacción es 11 1 J K 1 ml 1 y utilizand el valr de Hº de la reacción btenid a partir de ls valres de las entalpías de frmación, calcule el valr de Gº, a 25 ºC. Dats: Hºf [ CH 4 (g)] = 74 8 kj/ml, Hºf [CH 3 Cl (l)] = 82 0 kj/ml, Hºf [HCl (g)] = 92 3 kj/ml. Entalpías de enlace en kj/ml: (C H) = 414; (Cl Cl) = 243; (C Cl) = 339; (H Cl) = 432. a) H reacc = H f (prducts) H f (reactivs) = 99,5 kj H reacción = EnlacesRts EnlacesFrmads = 114 kj la diferencia en ls resultads se debe a que las energías de enlace varían ligeramente según en qué mlécula esté ese enlace y las energías tabuladas crrespnden a valres prmedi. b) Cm G = H T S = 99,5 (273+25). 0,011,1 = 102,8 kj (Reacc.Expntánea) (fíjate que la entrpía viene en J/ºK y n en kj/ºk, así que bien pasams la entalpía a julis le entrpía a kj/ºk para pder sumar. Hems hech l últim) E3A.S2009 Calcule: a) La entalpía de cmbustión estándar del ctan líquid, sabiend que se frman CO 2 y H 2 O gasess. b) La energía que necesita un autmóvil pr cada kilómetr si cnsume 5 litrs de ctan pr cada 100 Km. Dats: Hº f [H 2 O(g)]= 241,8kJ/ml, Hº f [CO 2 (g)]= 393,5kJ/ml, Hº f [C 8 H 18 (l)]= 250,0kJ/ml Densidad del ctan líquid = 0,8 Kg/litr. Masas atómicas: C=12, H=1. a) C 8 H ,5 O 2 8 CO H 2 O (Reacción en la que arde 1 ml de ctan) H reacc = H f (prducts) H f (reactivs) = 5074,2 kj/ml b) En 1 km el autmóvil cnsume 0,05 L de ctan, que tienen una masa igual a m = V. ρ = 0,05L. 0,8Kg/L = 0,04 Kg = 40 g ctan De la estequimetría de la reacción: cm de 1 ml (114g C 8 H 18 ) desprenden una energía de 5074,2 kj 40g C 8 H 18 desprenden x = 1780,42 kj E4B.S2009 Calcule: a) La entalpía de cmbustión del etin a partir de ls siguientes dats: Hº f [H 2 O(l)]= 285,8kJ/ml, Hº f [CO 2 (g)]= 393,5kJ/ml, Hº f [C 2 H 2 (g)]=227,0kj/ml b) La cantidad de calr, a presión cnstante, desprendida en la cmbustión de 1 Kg de etin. a) C 2 H 2 + 2,5 O 2 2 CO 2 + H 2 O H reacc = H f (prducts) H f (reactivs) = 1299,8 kj b) El calr de reacción a presión cnstante es igual a la entalpía. Sabems que al quemar 1 ml (26g C 2 H 2 ) se desprenden 1299,8 kj, al quemar 1000g de C 2 H 2 se desprenderán x = 49992'3 kj

5 E3A.S2008 La tstación de la pirita se prduce según: 4 FeS 2 (s) + 11 O 2 (g) 2 Fe 2 O 3 (s) + 8 SO 2 (g) Calcule: a) La entalpía de reacción estándar. b) La cantidad de calr, a presión cnstante, desprendida en la cmbustión de 25 g de pirita del 90 % de riqueza en pes. Hº f [FeS2(s)]= kj/ml, Hº f [Fe2O3(s)]= kj/ml, Hº f [SO2(g)]= kj/ml. Masas atómicas: Fe = 55 8; S = 32. a) H reacc = H f (prducts) H f (reactivs) = 3308,8 kj b) se desprenden 155,35 kj E4B.S2008 Dada la ecuación termquímica: 2 H 2 O(l) 2 H 2 (g) + O 2 (g) H=571 kj Calcule, en las mismas cndicines de presión y temperatura: a) La entalpía de frmación del agua líquida. b) La cantidad de calr, a presión cnstante, que se libera cuand reaccinan 50 g de H 2 cn 50 g de O 2 Masas atómicas: O =16; H = 1. a) Pr definición, la entalpía de frmación de un cmpuest es la reacción en la que se btiene 1 ml de cmpuest a partir de sus cmpnentes en estad estándar (25ºC y 1atm), pr tant la reacción de frmación del agua es: H 2 (g) + ½ O 2 H 2 O(l) que es igual a la mitad de la entalpía de la reacción que ns dan cm dat y cn el sign cambiad pr que es la inversa, así que H f [H 2 O(l)]= 571 kj/2mles = 285,5 kj/ml b) 50g H 2 = 50/2 = 25 mles H 2. 50g O 2 = 50/32 = 1,56 mles O 2. El reactiv limitante es el xígen, así que de la estequimetría de la reacción se deduce que: cm pr cada 0,5 mles de O 2 se liberan 285,5 kj, a partir de 1,56 mles de xígen se desprenden x = 892,18 kj E5A.S2008 Razne si las siguientes afirmacines sn verdaderas falsas: a) La reacción N 2 H 4 (g) N 2 (g) + 2 H 2 (g) H= 95,40 kj, es espntánea. b) La entalpía es una función de estad. c) Tds ls prcess espntánes prducen un aument de la entrpía del univers. a) Verdad. La reacción será espntánea cuand la variación de energía libre sea negativa. Cm G = H T S, y para este cas H es negativa y S es psitiva tenems que G será siempre negativa cn independencia de la temperatura. ( S es psitiva prque cm puedes ver la reacción supne un aument del desrden, pasand de 1 ml de reactiv rganizad a 3 mles de prducts)

6 b) Verdad. La entalpía (calr de reacción a presión cnstante) es una función de estad prque se define cm H = U + PV y la energía interna, la presión y el vlumen sn tdas funcines de estad. c) Verdad. Es el anunciad del Segund Principi de la Termdinámica. E6A.S2008 Dadas las siguientes ecuacines termquímicas, en las mismas cndicines: 2 P(s) + 3 Cl 2 (g) 2 PCl 3 (g) H 1 = kj PCl 3 (g) + Cl 2 (g) PCl 5 (g) H 2 = kj Calcule: a) La entalpía de frmación del PCl 5 (g), en las mismas cndicines. b) La cantidad de calr, a presión cnstante, desprendid en la frmación de 1 g de PCl 5 (g) a partir de sus elements. Masas atómicas: P = 31; Cl = a) La reacción de frmación del pentaclrur de fósfr es (recuerda que es aquella en la que se frma 1 ml ): P(s) + 2,5 Cl 2 (g) PCl 5 (g) H f = Aplicand la ley de Hess, escribims las reaccines de manera que al sumarlas ns de la reacción de frmación del PCl 5. Pues tal cm están per dividiend pr ds la primera: b) 2,18 kj P(s) + 1,5 Cl 2 (g) PCl 3 (g) H 1 = kj /2 PCl 3 (g) + Cl 2 (g) PCl 5 (g) H 2 = kj P(s) + 2,5 Cl 2 (g) PCl 5 (g) H f = 454,85 kj E1A.S2007 a) Calcule la variación de entalpía estándar, a 25ºC, de la reacción: ZnS(s) + 3/2 O 2 (g) ZnO(s) + SO 2 (g) b) Qué calr se absrbe desprende, a presión cnstante, cuand reaccinan 150 g de ZnS cn xígen gases? Dats: Hºf [ZnS(s)] = 203 kj/ml, Hºf [ZnO(s)] = 348 kj/ml, Hºf [SO2(g)] = 296 kj/ml. Masas atómicas: S = 32; Zn = a) 441 kj b) se desprenden 678,5 kj E2A.S2007 El pentabran nueve se quema según la reacción: 2 B 5 H 9 (l) + 12 O 2 (g) 5 B 2 O 3 (s) + 9 H 2 O(l) a) La entalpía estándar de la reacción, a 25ºC.

7 b) El calr que se desprende, a presión cnstante, en la cmbustión de un gram de B 5 H 9. Dats: Hºf [B 5 H 9 (l)]=73 2 kj/ml; Hºf [B 2 O 3 (s)]= 1263 kj/ml; Hºf [ H 2 O(l)]= kj/ml. Masas atómicas: H = 1; B = 11. a) 9033,6 kj b) se desprenden 70,6 kj E3B.S2007 Justifique la veracidad falsedad de las afirmacines siguientes: a) Tda reacción extérmica es espntánea. b) En tda reacción química espntánea, la variación de entrpía es psitiva. c) En el cambi de estad H 2 O(l) H 2 O(g) se prduce un aument de entrpía. a) Fals. La reacción será espntánea cuand la variación de energía libre sea negativa. Cm G = H T S, puede currir que aunque H sea negativa, S sea también negativa, cn l que a alta temperatura G será psitiva y la reacción n espntánea. b) Fals. Cm hems dich, la espntaneidad la determina que G sea negativa. De acuerd cn G = H T S, puede currir que aunque S sea psitiva, H sea también psitiva, cn l que a baja temperatura G será psitiva y la reacción n espntánea. c) Verdad. Ya que la entrpía mide el desrden de un sistema y el vapr de agua es un sistema muchísim más desrdenad que el agua líquida. E4A.S2007 Para una reacción determinada H = 100 kj y S = 300 J K 1. Supniend que H y S n varían cn la temperatura razne: a) Si la reacción será espntánea a temperatura inferir a 25 ºC. b) La temperatura a la que el sistema estará en equilibri. a) G = H T S = 100 (273+25). 0,3 = +10,6 kj ( G>0 N espntánea) b) El equilibri se alcanza cuand G es cer, así que: G = H T S = 0 (equilibri) H 100 T = = = S 0,3 333,3º K E4B.S2007 Calcule la variación de entalpía estándar de hidrgenación, a 25ºC, del acetilen para frmar etan según la reacción: C 2 H 2 (g) + 2 H 2 (g) C 2 H 6 (g) a) A partir de las energías medias de enlace. b) A partir de las entalpías estándar de frmación, a 25 ºC. Dats: Energías medias de enlace en kj/ml: (C H) = 415; (H H) = 436; (C C) = 350; (C C) = 825. Hºf [ C 2 H 6 (g)] = 85 kj/ml, Hºf [ C 2 H 2 (g)] = 227 kj/ml.

8 a) H reacción = EnlacesRts EnlacesFrmads = 313 kj b) H reacción = H f (prducts) H f (reactivs) = 312 kj E5A.S2007 Dadas las ecuacines termquímicas siguientes, calcule: C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) Hº = kj H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O(l) Hº = kj CH 3 COOH(l) + 2 O 2 (g) 2 CO 2 (g) + 2 H 2 O(l) Hº = kj a) La entalpía estándar de frmación del ácid acétic. b) La cantidad de calr, a presión cnstante, desprendid en la cmbustión de 1 kg de este ácid. Masas atómicas: C = 12; O =16; H = 1. a) 2 C(s) + 2H 2 (g) + O 2 (g) CH 3 COOH(l) Hº = 488,3 kj b) Al quemar 1 Kg de ácid acétic, a presión cnstante, se desprende una energía de kj E6B.S2007 Las entalpías estándar de frmación a 25ºC del CaO(s), CaC 2 (s) y CO(g) sn, respectivamente, 636, 61 y 111 kj/ml. A partir de ests dats y de la siguiente ecuación: CaO(s) + 3 C(s) CaC 2 (s) + CO(g) a) La cantidad de calr, a presión cnstante, necesaria para btener una tnelada de CaC 2. b) La cantidad de calr, a presión cnstante, necesaria para btener 2 tneladas de CaC 2 si el rendimient del prces es del 80 %. Masas atómicas: C = 12; Ca = 40. a) H reacción = 464 kj; El calr necesari para btener 1tnelada de CaC 2 = 7, kj b) 1, kj si el rendimient es del 100% y 1, /0,8 = 1, kj cn el 80% E2B.S2006 Razne si las siguientes afirmacines sn verdaderas falsas: a) Las reaccines espntáneas transcurren a gran velcidad. b) La entrpía disminuye en las reaccines extérmicas. c) La energía libre de Gibbs es independiente del camin pr el que transcurre la reacción. a) Fals. Una reacción es espntánea si su variación de energía libre es negativa, per el que sea espntánea n tienen nada que ver cn la velcidad a la que curra. b) Fals. La entrpía mide el desrden de un sistema y n tienen nada que ver cn la energía puesta en jueg en una reacción Así puede haber reaccines endtérmicas cn una variación de entrpía psitiva y negativa, al que igual que reaccines extérmicas cn una variación de entrpía psitiva y negativa.

9 Un ejempl cncret que cntradice la afirmación es la cmbustión del metan, que es una reacción extérmica, prque libera energía, y dnde aumenta la entrpía, prque ls prducts finales están mens rganizads que ls iniciales. c) Verdad, ya que al ser energía libre de Gibbs una función de estad n depende del camin pr el que transcurra la reacción. E3A.S2006 A partir de las siguientes ecuacines termquímicas: C(grafit) + O 2 (g) CO 2 (g) Hº = kj H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O(l) Hº = kj 2 C 2 H 6 (g) + 7 O 2 (g) 4CO 2 (g) + 6 H 2 O(l) Hº = kj Calcule: a) La entalpía de frmación estándar del etan. b) La cantidad de calr, a presión cnstante, que se libera en la cmbustión de 100 g de etan. Masas atómicas: C = 12; H = 1. a) Aplicand la ley de Hess 2CO 2 (g) + 3H 2 O(l) C 2 H 6 (g) + 3,5 O 2 (g) Hº = +½ (3119 6) kj 2C(grafit) + 2O 2 (g) 2CO 2 (g) Hº = 2( 393 5) kj 3H 2 (g) + 3,5 O 2 (g) 3H 2 O(l) Hº = 3( 285 8) kj 2C(grafit) + 3H 2 (g) C 2 H 6 (g) Hº = 84 6) kj a) H f [C 2 H 6 ] = 84,6 kj/ml; b) En la cmbustión de 100g C 2 H 6 se desprenden 5199,3 kj E4A.S2006 La descmpsición térmica del clrat de ptasi se prduce según la reacción (sin ajustar): KClO 3 (s) KCl(s) + O 2 (g) a) La entalpía de reacción estándar. b) La cantidad de calr, a presión cnstante, desprendid al btener 30 L de xígen, medids a 25ºC y 1 atmósfera. Dats: R = atm L K 1 ml 1. Hºf [KClO3(s)] = 414 kj/ml, Hºf [KCl(s)] = 436 kj/ml. a) Ajustams la reacción: KClO 3 (s) KCl(s) + 1,5 O 2 (g) H reacc = H f (prducts) H f (reactivs) = ( 436) ( 414) = 22 kj b) Calcularems ls mles de xígen que en esas cndicines de presión y tenperatura hay en 30 L. Aplicand la ley de ls gases perfects: PV 1 30 PV = nrt n = = = 1,22 mles O 2 RT 0,082 ( )

10 De la estequimetría de la reacción se deduce que pr cada 1,5 mles de O 2 que se btienen se desprenden 22 kj, así que al btener 1,22 mles de O 2 se desprenderán x= 17,89 kj E5B.S2006 Dada la reacción (sin ajustar): SiO 2 (s) + C(grafit) SiC(s) + CO(g) a) Calcule la entalpía de reacción estándar. b) Supniend que H y S n varían cn la temperatura, calcule la temperatura mínima para que la reacción se prduzca espntáneamente. Dats: Hºf [SiC(s)] = 65 3 kj/ml, Hºf [SiO2 (s)] = kj/ml, Hºf [CO(g)] = kj/ml. Variación de entrpía de la reacción: Sº = 353 J K 1. a) SiO 2 (s) + 3 C(grafit) SiC(s) + 2 CO(g) H reacc = H f (prducts) H f (reactivs) = ( 65, ,5) ( 910,9) = +624,6 kj b) La reacción llega al equilibri cuand la variación de energía libre es igual a cer, así que: H 624,6 G = H T S = 0 (equilibri) T = = = 1769,4º K S 0,353 E6A.S2006 Razne si las siguientes afirmacines sn verdaderas falsas: a) La entalpía n es una función de estad. b) Si un sistema realiza un trabaj se prduce un aument de su energía interna. c) Si H<0 y S>0, la reacción es espntánea a cualquier temperatura. a) Fals. La entalpía es una función de estad ya se define cm H = U + PV y la energía interna, la presión y el vlumen sn tdas funcines de estad. Pr tant su valr sl depende del estadi inicial y final y n del camin seguid. b)fals. El Primer Principi de la termdinámica se expresa cm U = q + W. Puest que tant el calr desprendid pr el sistema cm el trabaj realizad pr el sistema se cnsideran negativs, resulta que cuand el sistema hace trabaj su energía interna disminuye. c) Verdad. Ya que cm G = H T S resulta que si H es negativa y S es psitiva, el resultad es que G es negativa a cualquier temperatura y pr tant la reacción espntánea siempre. E6B.S2006 Sabiend que las entalpías de frmación estándar del C 2 H 5 OH(l), CO 2 (g) y H 2 O(l) sn, respectivamente, 228, 394 y 286 kj/ml, calcule: a) La entalpía de cmbustión estándar del etanl. b) El calr que se desprende, a presión cnstante, si en cndicines estándar se queman 100 g de etanl. Masas atómicas: C = 12; O = 16; H = 1. a) 1418 kj/ml; b) se desprenden 3082,6 kj

11 Justifique la feracidad falsedad de las siguientes afirmacines: a) Si en una reacción n intervienen gases, el calr de la reacción medid a presión cnstante y el medid a vlumen cnstante sn iguales. b) Tdas las reaccines extérmicas sn espntáneas. c) Una reacción endtérmica y en la que disminuya el desrden, es espntánea a cualquier temperatura. a) Verdad. Si n intervienen gases su vlumen n varía, pr tant el trabaj de expansión P V=0 siempre será nul, cn l que en este cas U= H, l que es igual, q v =q p b) Fals. Las reaccines sn espntáneas si G<0. Cm G= H T S, aquellas reaccines en las que S negativ a altas temperaturas darán G psitiv. c) Fals. Cm G= H T S, en el cas de que H sea psitiv y S sea negativ, siempre, y cn independencia de la temperatura, G es psitiv. Esa reacción nunca pdrá ser espntánea. Justifique la feracidad falsedad de las siguientes afirmacines: a) Una reacción extérmica y en la que disminuya el desrden, es espntánea a cualquier temperatura. b) Las reaccines en las que la variación de energía libre es negativa sn espntáneas a cualquier temperatura. c) La entalpía es igual al calr de una reacción a vlumen cnstante. a) Fals. Cm G= H T S, en el cas de que H sea negativ y S sea negativ, G depende de la temperatura. A altas temperaturas darán G psitiv. b) Fals. Cm G= H T S, en general la energía libre depende de la temperatura. Las únicas reaccines en para las que G es siempre negativ sn aquellas dnde H<0 y S>0. c) Fals. La entalpía de una reacción, pr definición, es igual al calr de la reacción a presión cnstante. S2005 En la cmbustión de 5 g de metan, CH 4, llevada a cab a presión cnstante y a 25ºC, se desprenden 275 kj. En estas cndicines, determine: a) La entalpía de cmbustión y la entalpía de frmación del metan. b) El vlumen de metan necesari para prducir 1 m 3 de CO 2, medids a 25ºC y 1 atm. Dats: Hº f [CO 2 (s)] = 393 kj/ml, Hº f [H 2 O(l)] = kj/ml. Masas atómicas: C = 12; H = 1. a) Entalpía de la cmbustión del metan: CH O 2 CO H 2 O Si 5 g CH4 275 kj 1 ml 16 g CH4 x de dnde la entalpía de la reacción de cmbustión el metan es x = 880 kj/ml, es decir que, Hºc [CH4 (g)] = 880 kj/ml

12 La entalpía de frmación del metan se calcula muy fácilmente a partir de la entalpía de la reacción de cmbustión y de ls dats del prpblema, ya que: H reacc.cmbust = H f (prducts) H f (reactivs) 880 = ( * 285,8) ( H f CH4 ) H f CH4 = 84,6 kj/ml b) Cm la cmbustión del metan tiene lugar de acuerd a CH O 2 CO H 2 O vems en la estequimetría que cada ml de CH 4 da lugar a un ml de CO 2, pr tant para prducir 1 m 3 de CO 2 en las cndicines que sean, hace falta exactamente ese mism vlumen de CH 4 medid en las mismas cndicines. S2005 Las entalpías de frmación estándar del agua líquida, ácid clrhídric en dislución acusa y óxid de plata sólid sn, respectivamente: 285 8, y 30 4 kj/ml. A partir de ests dats y de la siguiente ecuación: Ag O(s) + 2HCl(aq) 2 AgCl(s) + H 2 O(l) Hº = 176'6 kj Calcule: a) La entalpía de frmación estándar del AgCl(s). b) Ls mles de agua que se frman cuand se cnsumen 4 litrs de ácid clrhídric 0 5 mlar. a) La entalpía de frmación del clrur de plata se calcula muy fácilmente a partir de la entalpía de la reacción, ya que: H reacc.cmbust = H f (prducts) H f (reactivs) 176,6 = (2* H f AgCl + 285,8) ( 30,4 + 2* 165,6) de dnde H f AgCl = 126,2 kj/ml b) De la estequimetría de la reacción se deduce que pr cada 2 mles de HCl cnsumids se frma 1 de agua, es decir la mitad. Ls mles de ácid en 4L de dislución 0,5M sn: nºmles HCL, 4L 0,5M = M. V = 0,5 mles/l. 4 L = 2 mles pr tant ls mles de agua btenids = 1 ml H 2 O

13 EJERCICIOS PROPUESTOS EN SELECTIVIDAD CADA CURSO TERMOQUIMICA. CURSO E5B.S2011 La reacción utilizada para sldadura alumintérmica es: Fe 2 O 3 (s) + 2 Al (s) Al 2 O 3 (s) +2 Fe(s) a) Calcule el calr a presión cnstante y el calr a vlumen cnstante intercambiads en cndicines estándar y a la temperatura de la reacción. b) Cuánts grams de Al 2 O 3 se habrán btenid cuand se desprendan kj en la reacción? Dats: [Al 2 O 3 (s)]= kj/ml, [Fe 2 O 3 (s)]= kj/ml. Masas atómicas: Al = 27; O = 16. a) H reacc = Σ H f,prduct Σ H f,reactiv = ( 1675,7) ( 824,2) = 851,5 kj/ml Qp H reacc = 851,5 kj/ml Qv U = H nrt. Cm n hay gases Qv = Qp = 851,5 kj/ml b) De una estequimetría 1197,88 g Al 2 O 3 (s) E3A.S2011 Dada la reacción: 2 H 2 S(g) + SO 2 (g) 2H 2 O(l) + 3S(s) a) Calcule la entalpía de esta reacción a 25 ºC, en cndicines estándar. b) En estas cndicines, determine si la reacción es espntánea. Dats: [H 2 S(g)]= kj/ml, [SO 2 (g)]= kj/ml, [H 2 O(l)]= kj/ml. Sº[H 2 S(g)]=205 8 J ml 1 K 1, Sº[SO 2 (g)]=248 2 J ml 1 K 1, Sº[H 2 O(l)]=69 9 J ml 1 K 1, Sº[S (s)]=31 8 J ml 1 K 1. H = 233,54 kj a) reacc b) Sreacc = 424,6 J/K; G reacc = H reacc T Sreacc = 107,009 kj espntánea E6A.S2011 Dada la reacción 2 H (g) H 2 (g), cnteste de frma raznada: a) Cuánt vale H de la reacción si la energía de enlace H H es 436 kj/ml? b) Qué sign tiene la variación de entrpía de esta reacción? c) Cóm afecta la temperatura a la espntaneidad de la reacción? a) La energía de enlace es la energía que se desprende cuand se frma 1 ml de enlaces a partir de ls elements en estad gases bien la energía que tenems que aprtar para rmper 1 ml de enlaces dand lugar a ls elements en estad gases. El dat que ns dan (+436kJ/ml) crrespnde a la segunda definición, mientras que la reacción está escrita cnfrme a la primera, pr tant para 2 H (g) H 2 (g) H= 436kJ b) La entrpía mide el desrden, pr tant es mayr en ls reactivs S=<0 c) G= H T S G=( ) T( ) La reacción será espntánea ( G<0) a bajas temperaturas. E6A.S2011 Para la reacción: CH 4 (g) + 2O 2 (g) CO 2 (g) + 2H 2 O(l) a) Calcule la variación de entalpía y de la entrpía de la reacción en cndicines estándar a 25 ºC. b) Indique raznadamente si el prces es espntáne a 100 ºC. Dats: [CH4(g)]= 74 8 kj/ml, [CO2(g)= kj/ml, [H2O(l)]= kj/ml. Sº[CH4(g)]=186 3 J ml 1 K 1, Sº[O2(g)]=205 1 J ml 1 K 1, Sº[CO2(g)]=213 7 J ml 1 K 1, Sº[H2O(l)]=69 9 J ml 1 K.

14 a) H reacc = 889,7 kj; Sreacc = 243 J/K b) G reacc = H reacc T Sreacc = 799,061 kj espntánea E4A.S2011 La reacción de hidrgenación del buta 1,3 dien para dar butan es: C 4 H 6 (g) + 2 H 2 (g) C 4 H 10 (g). Calcule la entalpía de la reacción a 25 ºC y en cndicines estándar: a) A partir de la entalpía de frmación del agua y de las entalpías de cmbustión del buta 1,3 dien y del butan. b) A partir de las entalpías de enlace. Dats: Hºc[C 4 H 6 (g)]= kj/ml, Hºc[C 4 H 10 (g)]= kj/ml, [H 2 O(l)]= kj/ml. Entalpías de enlace en kj/ml: (C C)=348 2;(C=C)=612 9;(C H)=415 3;(H H)= a) Escribims las tres reaccines y aplicams la ley de Hess H 2 (g) + 1/2O 2 (g) H 2 O(l) C 4 H 6 (g) + 11/2O 2 (g) 4CO 2 (g) + 3H 2 O(l) H f H = 285,6 kj = 2540,2 kj C 4 H 10 (g) + 13/2O 2 (g) 4CO 2 (g) + 5H 2 O(l) H cmb = 2877,6 kj Para btener la reacción de hidrgenación del buta-1,3-dien a partir de estas tres ecuacines: dejams la segunda cm está y a la tercera le dams la vuelta. A la primera la dejams cm está, per multiplicams pr 2. Sumand entnces las entalpías tendrems: H =2*( 285,6) + ( 2540,2) + (+2877,6) = 233,8 kj reacc b) H = Σ H Σ H = 259 kj reacc enlaces Rts enlaces frmads E2B.S2011 Dada la reacción: 2H 2 (g) + O 2 (g) 2H 2 O(g) Hº= 483' 6 kj Razne sbre la veracidad falsedad de las siguientes afirmacines: a) Al frmarse 18 g de agua en cndicines estándar se desprenden kj. b) Dad que Hº<0, la frmación de agua es un prces espntáne. c) La reacción de frmación de agua es un prces extérmic. Masas atómicas: H = 1; O = 16. a) Fals, se desprende la mitad. b) Fals, la espntaneidad depende del sign de la variación de energía libre. En este cas, al ser S=, prque hay más desrden al principi que al final, G = H T S = ( ) T( ) será espntánea a bajas temperaturas. c) Verdad. El sign negativ de la variación de entalpía indica que la energía que tenían ls reactivs es mayr que la energía de ls prducts, pr tant esa diferencia de energía se libera en frma de calr, de ahí que sea extérmica. E1A.S2011 En Andalucía se encalan las casas cn cal, que se btiene pr el apagad de la cal viva cn agua, según la reacción CaO(s) + H 2 O(l) Ca(OH) 2 (s) a) Calcule el calr de la reacción a presión y a vlumen cnstante en cndicines estándar, a 25ºC. b) Cuánt calr se desprende a presión cnstante al apagar 250 kg de cal viva del 90 % de riqueza en óxid de calci? Dats: H f [CaO(s)]= kj/ml, cmb [H 2 O(l)]= kj/ml, [Ca(OH) 2 (s)]= kj/ml.

15 Masas atómicas: Ca = 40; O = 16. Sl: a) H reacc = 65,1 kj; b) q p = H= ,5kJ (se desprenden ,5kJ) TERMOQUIMICA. CURSO E1A.S En las cndicines adecuadas el clrur de amni sólid se descmpne en amniac gases y clrur de hidrógen gases. Calcule: a) La variación de entalpía de la reacción de descmpsición en cndicines estándar. b) Qué cantidad de calr, se absrberá se desprenderá en la descmpsición del clrur de amni cntenid en una muestra de 87 g de una riqueza del 79%? 0 Dats: (kj/ml): NH 4 Cl (s) 315 4; NH 3 (g) 46 3; HCl(g) Masas atómicas. H=1; N=14; Cl=35 5 a) H reacc = Σ H f,prduct Σ H f,reactiv = +176,8 kj/ml, Endtérmica b) NH 4 Cl + Calr NH 3 + HCl 53,5g NH4Cl 176,8 kj 87*0,79 g x x = +227,13 kj absrberá para descmpnerse E2B.S Indique raznadamente si las siguientes afirmacines sn verdaderas falsas: a) Tda reacción extérmica es espntánea. b) En tda reacción química espntánea la variación de entrpía es psitiva. c) En el cambi de estad H 2 O (l) H 2 O (g) se prduce un aument de entrpía. a) Fals. Es espntánea cuand G es negativ, dnde G = H T S b) Fals pr la misma razón anterir. c) Verdad prque la entrpía es una medida termdinámica del desrden de un sistema E3A.S a) Calcule la variación de entalpía de frmación del amniac, a partir de ls siguientes dats de energías de enlace: E (H H) = 436 kj/ml; E (N H) = 389 kj/ml; E (N N) = 945 kj/ml. b) Calcule la variación de energía interna en la frmación del amniac a la temperatura de 25 ºC. Dat: R=8 31 J K 1 ml 1. a) Define reacción de frmación. 1/2 N 2 (g) + 3/2 H 2 (g) NH 3 (g) H en este cas mejr la escribes cm: 1/2 N N(g) + 3/2 H H(g) H N H(g) H f = ΣEnlacRts ΣEnlacFrmads = (1/2* /2*436) (3*389) = 40,5 kj La entalpía de frmación del NH 3 es 40kJ/ml b) U = H nrt = 40,5 ( 1)*8, *293 = 38 kj (cuidad cn las unidades de R) E4A.S La reacción de la hidracina, N 2 H 4, cn el peróxid de hidrógen se usa en la prpulsión de chetes, según la siguiente ecuación termquímica: N 2 H 4 (l) + 2H 2 O 2 (l) N 2 (g) + 4H 2 O (g) H = kj a) Calcula la entalpía de frmación estándar de la hidracina. b) Calcula el vlumen en litrs de ls gases frmads al reaccinar 320 g de hidracina cn la cantidad adecuada de peróxid de hidrógen a 600 ºC y 650 mm de Hg. 0 Dats: Masas atómicas: H= 1; N=14; [H 2 O 2 (l)]= kj/ml; H f

16 0 [H 2 O (g)]= kj/ml. R= atm L K 1 ml 1. a) H reacc = Σ H f,prduct Σ H f,reactiv ; 642,2 = (4*[ 241,8)]) ( H N2H4 + 2*[ 187,8]) H f,n2h4 = +50,6kJ b) De una estequimetría n N2 =10 mles ; n H2O = 40 mles: n ttal gases =50 mles gases Aplicand la ecuación de ls gases a las cndicines del prblema V = 4185 L gases E5B.S Las entalpías estándar de cmbustión a 25 ºC del C (grafit), y del CO gases sn respectivamente 393 kj/ml y 283 kj/ml. a) Calcule la entalpía estándar, a 25 ºC, de frmación del CO gases. b) Si se hace reaccinar a presión cnstante 140 g de CO cn exces de O 2 para frmar CO 2 gases Qué cantidad de calr se desprenderá en esa reacción? Masas atómicas: C=12; O=16. a) Reacción de frmación CO(g): C(s) + 1/2 O 2 (g) CO(g) H f Escribims las r. de cmbustión: C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) H = 393kJ CO(g) + 1/2 O 2 (g) CO 2 H = 283kJ Aplicams la ley de Hess: Observa que para btener la ecuación de frmación del CO a partir de ls dats n hay más que sumarle a la 1ª ecuación la 2ª invertida, pr tant: H f = = 110 kj/ml b) CO(g) + 1/2 O 2 (g) CO 2 H= 283kJ. De una estequimetría: Se "desprenden" 1415 kj E6A.S Dadas las siguientes ecuacines termquímicas: 1) 2H 2 O 2 (l) 2H 2 O(l) + O 2 (g) H= 196 kj 2) N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) H= 92 4 kj Justifique: a) El sign que prbablemente tendrá la variación de entrpía en cada cas. b) El prces que será siempre espntáne. c) El prces que dependerá de la temperatura para ser espntáne. a) La entrpía mide el desrden, pr tant: En (1) hay mayr entrpía en ls prducts prque hay ds sustancia y además una de ellas es gas S 1 >0. En (2) es al cntrari S 2 <0 b) G 1 = H 1 T S 1 = ( ) T(+) G 1 siempre negativ siempre espntánea c) G 2 = H 2 T S 2 = ( ) T( ) G 2 negativ a bajas temperatura espntánea a baja Tª E6B.S Dada la ecuación termquímica, a 25 ºC : N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) Hº = 92 3 kj Calcule: a) El calr de la reacción a vlumen cnstante. b) La energía libre de Gibbs a la temperatura de 25ºC. Dats: Sº [(NH 3 )g] = J/ml K; Sº[(N 2 )g] = 191 J/ml K; Sº[(H 2 )g ]= J/ml K; R=8 31 J K 1 ml a) q v = q p nrt q v = 92,3 ( 2) 8, = 87,43 kj b) G = H 1 T S = 92,3 293*( 198, ) = 34,05 kj dnde S = = Σ S Prduct Σ S,Reactiv = (2*192,3) (191+3*130,8) = 198,8 J/ml K TERMOQUIMICA. CURSO E1A.S2013

17 5. Tant el etanl (C 2 H 5 OH) cm la gaslina (supuestamente ctan pur, C 8 H 18 ) se usan cm cmbustibles para autmóviles. a) Escriba las reaccines de cmbustión de ambs cmpuests y calcule las entalpías de cmbustión estándar del etanl y de la gaslina. b) Qué vlumen de etanl es necesari para prducir la misma energía que 1 L de ctan? Dats: Densidades (g/ml) etanl = 0,7894; ctan = 0,7025. (kj/ml): etanl = 277,0; ctan = 249,9; CO 2 = 393,5; H 2 O = 285,8. Masas atómicas H = 1; C = 12; O = 16. a) La reacción de cmbustión es la reacción en la que se quema 1 ml de cmpuest: C 2 H 5 OH + 3 O 2 2 CO H 2 O H reacc = (prducts) - H Cmbust.Etanl H Cmbust.Octan = H f (reactivs) (2* 393,5 + 3* 285,8) (1* 277,0 +3*0) = ,4 kj/ml 25 C 8 H 18 + O2 8 CO H 2 O 2 = (8* 393,5 + 9* 285,8) (1* 249,9 +12,5*0) = ,3 kj/ml b) La masa de 1L de ctan es m = V*ρ = 1L*702,5g/L = 702,5g. El calr desprendid al quemar ess grams es: 25 C 8 H 18 + O2 8 CO H 2 O ,3 kj g C 8 H ,3 kj 702,5g C 8 H x x=33709,5 kj La masa de etanl necesaria para prducir 33709,5 kj sería: C 2 H 5 OH + 3 O 2 2 CO H 2 O ,4 kj 46 g C 2 H 5 OH ,4 kj x ,5 kj x=1134 g C 2 H 5 OH El vlumen que cupan ess grams de etanl es V = m/ρ = 1134g/789,4g/L = 1,44 L E2B.S Para la reacción siguiente: 2 C 2 H 6 (g) + 7 O 2 (g) 4 CO 2 (g) + 6 H 2 O(g) H < 0 Razne: a) Si a una misma temperatura, el calr desprendid a vlumen cnstante es mayr, menr igual que el desprendid si la reacción tuviera lugar a presión cnstante. b) Si la entrpía en la reacción anterir aumenta disminuye. c) Si la reacción será espntánea a cualquier temperatura. a) Teniend en cuenta que q = q nrt y que para esta reacción n = 10 9 = 1ml, resulta v p que q v = q p 1. RT, es decir que el calr a vlumen cnstante es menr. Lógic prque al haber más mles de gases al final que al principi se trata una expansión del sistema y cm el trabaj para expandirse l hace el sistema será negativ y resta. De acuerd cn el primer principi de la termdinámica q = q W tendrems que q v < q p ) v p + b) La entrpía es una magnitud que mide el grad de desrden mlecular de un sistema. En esta reacción hay mayr desrden al final que al principi prque hay más mles de

18 gases al final que al principi, quiere decir que es mayr la entrpía de ls prducts que la entrpía de ls reactivs y en cnsecuencia S=S prd s reactiv =+ c) Una reacción es espntánea cuand la variación de energía libre de Gibbs es negativa. Cm G = H T S y en este cas H= y S=+ tenems que G siempre será negativa, cn independencia de la temperatura. E3A.S En la reacción del xígen mlecular gases cn el cbre para frmar óxid de cbre(ii) se desprenden 2,30 kj pr cada gram de cbre que reaccina, a 298 K y 760 mm Hg. Calcule: a) La entalpía de frmación del óxid de cbre(ii). b) El calr desprendid a presión cnstante cuand reaccinan 100 L de xígen, medids a 1,5 atm y 27ºC. Dats: R = 0,082 atm L ml 1 K 1 ; Masa atómica Cu = 63,5. a) La reacción de frmación es aquella en la que cm únic prduct se btiene 1 ml a partir de ls elements en estad estándar (25ºC y 1atm) que sn las del ejercici. Cu + 1/2 O 2 CuO 63,5g Cu Q 1 g Cu 2,30 kj Q = 146,05 kj La entalpía de la reacción, es decir, la entalpía de frmación de CuO es = 146,05 kj/ml b) Cm el calr a presión cnstante es la entalpía, pdems plantear una estequimetria y para ell calcularems ls mles de xígen que crrespnden a ls 100L medids a 1,5atm y 27ºC: PV=nRT 1,5*100=n*0,082*300 n=6,1 mles O 2. Cu + 1/2 O 2 CuO 1/2 ml O 2 146,05 kj 6,1 ml O 2 x x = 1781,81 kj Observación: N cnfundas las cndicines de ls dats en las que curre la reacción, que sn precisamente la estándar, de frma que el calr de la reacción cincide cn el valr de la entalpía estándar de frmación. Nada tiene que ver cn las cndicines en que se mide el vlumen de xígen que se hace reaccinar en el segund apartad. E4A.S Sabems que 25 ºC las entalpías de cmbustión estándar del hexan líquid, carbn sólid e hidrógen gas sn 4192,0 kj/ml, 393,5 kj/ml y 285,8 kj/ml, respectivamente. Calcule: a) La entalpía de frmación del hexan líquid a 25 C. b) El númer de mles de hidrógen gases cnsumids en la frmación del hexan líquid cuand se han liberad 30 kj. a) Escribims las reaccines de cmbustión para cada cmpuest, es decir aquellas en las se quema 1 ml de cmpuest:

19 19 C 6 H 14 + O2 6 CO H 2 O 2 H= 4192,0 kj C + O 2 CO 2 H= 393,5 kj H 2 + 1/2 O 2 H 2 O H= 285,8 kj La reacción de frmación del hexan es aquella en la que cm únic prduct se btiene 1 ml del cmpuest a partir de ls elements en estad estándar es: 6 C + 7 H 2 C 6 H 14 La entalpía es una función de estad, y pr tant que n depende de ls pass intermedis, sin slamente de las sustancias iniciales y finales pdems aplicar la ley de Hess: La primera reacción la escribims al revés para que el hexan ns aparezca cm prduct, tal cm está en la reacción de frmación que vams buscand. Lógicamente cambiarems el sin a la entalpía. La segunda reacción la dejams cm está per multiplicand td pr 6 para que al sumar se ns vayan ls CO 2. La tercera reacción la dejams cm está per multiplicada pr 7 para eliminar el H 2 O 19 6 CO H 2 O C 6 H 14 + O2 H= +4192,0 kj 2 6 C + 6 O 2 6 CO 2 H= 6*( 393,5) kj 7 H 2 + 7/2 O 2 7 H 2 O H= 7*( 285,8) kj 6 C + 7 H 2 C 6 H 14 = 169,6 kj La entalpía de frmación del hexan es 169,6 kj/ml. (Fíjate cm se expresan las unidades: Al final de la reacción se indican sl en kj prque el valr indicad depende de ls ceficientes que pngams, per cuand se tabulan hay que indicar kj/ml así cuand escribams la reacción sabrems que es la energía crrespndiente a 1 ml) b) 6 C + 7 H 2 C 6 H 14 = 169,6 kj 7 mles H 2 169,6 kj x mles H 2 30 kj x=1,24 mles H 2 E5B.S Cuand se quema 1 g de gas prpan en presencia de un exces de xígen en un calrímetr manteniend cnstante el vlumen a 25 C, se desprenden 52,50 kj de calr y se prduce gas CO 2 y agua en estad líquid. Calcule: a) El calr de la reacción a vlumen cnstante. b) El calr de la reacción a presión cnstante. Dats: R = 0,082 atm L ml 1 K 1. Masas atómicas C = 12; H = 1. a) C 3 H 8(g) + 5 O 2(g) 3 CO 2(g) + 4 H 2 O (l) 44 g C 3 H 8 q v 1 g C 3 H 8 52,50 kj El calr de la reacción de cmbustión del prpan a vlumen cnstante es q v = 2310 kj/ml. De acuerd al criteri de signs, puest que es un calr desprendid tendrá sign negativ, así que q v = 2310 kj/ml

20 b) Teniend en cuenta que q = q nrt y que para esta reacción n = 3 6 = 3ml: v p q v = q p + 3. RT 2310 = q p + 3*0,082*297 q p = 2392,25 kj/ml q v es mayr que q p prque es una reacción en la que el sistema se cmprime y es se cnsigue haciend trabaj desde fuera sbre el sistema (es la presión atmsférica quien hace ese trabaj y pr tant es un trabaj psitiv que suma). De acuerd cn el primer principi de la termdinámica q = q W tendrems que q v > q p v p + E6A.S a) La entalpía de frmación del NH 3 (g) a 298 K es = 46,11 kj/ml. Escriba la ecuación química a la que se refiere este valr. b) Cuál es la variación de energía interna ( U) de un sistema si absrbe un calr de 67J y realiza un trabaj de 67J? Razne la respuesta. c) Puede una reacción extérmica n ser espntánea? Razne la respuesta. a) La reacción de frmación es aquella en la que cm únic prduct se btiene 1 ml de cmpuest a partir de ls elements que l cnstituyen en estad estándar, pr tant: 1/2 N 2 (gas) + 3/2 H 2 (gas) NH 3 (gas) = 46,11 kj b) El criteri de signs de la IUPAC cnsidera psitiv td l que entra al sistema prque suma (calr trabaj) y negativ l que sale. En este cas q=+67j mientras que el trabaj es W= 67J Aplicand el primer principi de la termdinámica a este cas, tendrems que: U = q + W = = 0Julis Sería alg así cm calcular la variación de diner que experimentams si absrbems (ingresams) 67 y gastams 67. Obviamente sería cer. c) Sí. La espntaneidad de una reacción tiene lugar cuand la variación de energía libre de Gibbs es negativa. Teniend en cuenta que G = H T S, resulta que para una reacción extérmica ( H negativa) en la que además la variación de entrpía sea negativa el sign de G dependerá de la temperatura. A baja Tª será espntáne y a alta Tª n espntáne. En resumen: sí, cuand S>0 y alta Tª TERMOQUIMICA. CURSO E1A.S Para la btención del tetraclrur de carbn según: CS 2 (l) + 3Cl 2 (g) CCl 4 (l) + S 2 Cl 2 (l) a) Calcule el calr de reacción, a presión cnstante, a 25ºC y en cndicines estándar.

21 b) Cuál es la energía intercambiada en la reacción anterir, en las mismas cndicines, cuand se frma un litr de tetraclrur de carbn cuya densidad es 1,4 g/ml? Dats: [CS 2 (l)]=89,70 kj/ml; [CCl 4 (l)]= 135,40 kj/ml; [S 2 Cl 2 (l)]= 59,80 kj/ml. Masas atómicas C=12; Cl=35,5. Sl: a) H = 284,90 kj b) 2590 kj reacc E2B.S Sin efectuar cálcul algun justifique, para cada un de ls siguientes prcess, si será siempre espntáne, si n l será nunca si l será dependiend de la temperatura: a) H 2 (g) + CO (g) HCHO (g) Hº > 0 b) 2Fe 2 O 3 (s) + 3C (s) 4Fe (s) + 3CO 2 (g) Hº > 0 c) 4NH 3 (g) + 5O 2 (g) 4NO (g) + 6H 2 O (g) Hº < 0 Sl: Un prces es espntáne cuand G sea negativ: G = H T S a) G = H T S =(+) T( ) = siempre + nunca será espntáne b) G = H T S =(+) T(+) = negativ para T grande espntáne a alta temperatura c) G = H T S =( ) T(+) = siempre siempre será espntáne E3A.S Determine: a) La entalpía de la reacción en la que se frma 1 ml de N 2 O 5 (g) a partir de ls elements que l integran. Utilice ls siguientes dats: N 2 (g) + 3O 2 (g) + H 2 (g) 2HNO 3 (aq) Hº = 414,7 kj N 2 O 5 (g) + H 2 O (l) 2HNO 3 (aq) Hº = 140,2 kj 2H 2 (g) + O 2 (g) 2H 2 O (l) Hº = 571,7 kj b) La energía necesaria para la frmación de 50 L de N 2 O 5 (g) a 25ºC y 1 atm de presión a partir de ls elements que l integran. Dat: R = 0,082 atm L mi 1 K 1. a) Reacción de frmación: N 2 (g) + 5/2O 2 (g) N 2 O 5 (g) Aplica ley de Hess: 2HNO 3 (aq) N 2 O 5 (g) + H 2 O (l) Hº = +140,2 kj N 2 (g) + 3O 2 (g) + H 2 (g) 2HNO 3 (aq) Hº = 414,7 kj H 2 O (l) H 2 (g) + 1/2O 2 (g) Hº = +571,7 / 2 kj Suma: N 2 (g) + 5/2O 2 (g) N 2 O 5 (g) Hº = +11,35 kj b) Calculams ls mles de N 2 O 5 que debems frmar PV=nRT n=2,05mles N 2 O 5 N 2 (g) + 5/2O 2 (g) N 2 O 5 (g) 1 ml N 2 O 5 11,35 kj 2,05 mles x x= 23,27 kj E4A.S A partir de ls siguientes valres de energías de enlace en kj/ml: C=O (707); O=O (498); H-O (464); C-H (414), calcule: a) La variación de entalpía para la reacción: CH 4 (g) + 2O 2 (g) CO 2 (g) + 2H 2 O (g). b) Qué energía se desprende al quemar CH 4 (g) cn 10,5 L de O 2 medids a 1 atm y 125ºC? Dat: R = 0,082 atm L mi 1 K 1. H Mejr escribir la reacción de la frma: H C H + 2 O=O O=C=O + 2 H O H H

22 a) H reacción = EnlacesRts EnlacesFrmads = = (4*C H + 2*O=O) (2*C=O + 4*H O) = = (2* *464) (4* *498) = 618 kj b) mleso2=0,322 mles O2; Calr "desprendid" al reaccinar 0,32 mles de O2 cn CH4 en exces 99,4 kj E5B.S Cuand se queman 2,35 g de bencen líquid (C 6 H 6 ) a vlumen cnstante y a 25ºC se desprenden 98,53 kj. Sabiend que el agua frmada se encuentra en estad líquid, calcule: a) El calr de cmbustión del bencen a vlumen cnstante y a esa misma temperatura. b) El calr de cmbustión del bencen a presión cnstante y a esa misma temperatura. Dats: R=8 31 J K 1 ml 1. Masas atómicas C = 12; H = 1. a) La reacción de cmbustión es aquella en la que se quema 1 ml de cmpuest: C6H6(l) + 7,5O2(g) 6CO2(g) + 3H2O(l) 1 ml C6H6 Qv 2,35/78 mles 98,53 kj Qv = U = 3270,36 kj b) Qv = Qp nrt 3270,36 = Qp [6 7,5]*8, *(273+25) Qp = H = 3274,07 kj (Ten cuidad cn las unidades del calr, que viene en kj y las de R que viene en J.) E6A.S a) Razne si las reaccines cn valres psitivs de Sº siempre sn espntáneas a alta temperatura. b) La siguiente reacción (sin ajustar) es extérmica: C 3 H 8 O (l) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2 O (g). Justifique si a presión cnstante se desprende más, igual mens calr que a vlumen cnstante. c) Razne si en un prces extérmic la entalpía de ls reactivs es siempre menr que la de ls prducts. a) Para que una reacción sea espntánea G debe ser negativ. Cm G = H T S El sign de G además de S también depende el sign de H, per a altas temperatura, si S es psitiv, inclus aunque H fuese psitiv (recc.endtérmica), G puede ser negativa y la reacc. espntánea. b) C 3 H 8 O (l) + 4,5O 2 (g) 3CO 2 (g) + 4H 2 O (g) Qv = Qp nrt para esta reacción n=7-4,5=+ Qv < Qp c) Fals. Prces extérmic es aquél en el que se desprende energía, pr tant la energía de ls prducts será menr en esa cantidad liberada. Ayuda a la explicación dibujand un diagrama entálpic. E6B.S A 291ºK, las entalpías de frmación del amniac en ls estads gases y líquid sn 46,05 y 67,27 kj ml 1, respectivamente. Calcule: a) La entalpía de vaprización del amniac. b) La energía que se desprende cuand se frman 1, mléculas de amniac líquid a 291ºK. a) Define reacción de frmación. 1/2N2(g) + 3/2H2(g) NH3(g) H= 46,05 kj 1/2N2(g) + 3/2H2(g) NH3(l) H= 67,27 kj La reacción de vaprización del amníac es NH3(l) NH3(g). Aplicand la ley de Hess tenems que Hvaprización NH3 = + 21,22 kj/ml

23 b) mlesnh3= 0,025mles. al frmarse NH3(l) se "desprenden" 1,68 kj bien puede expresarse cm H= 1,68 kj/0,025mles (fíjate bien en las unidades) TERMOQUIMICA. CURSO E1B.S Dad el siguiente prces de dislución: NaCl (s) + H 2 O (l) Na + (aq) + Cl (aq) H= 1,7 kj Indique raznadamente si las siguientes afirmacines sn verdaderas falsas: a) El prces es extérmic. b) Se prduce un aument de la entrpía. c) El prces es siempre espntáne. a) Fals. El valr psitiv de la variación de entalpía indica que ls prducts tienen más energía que ls reactivs y que pr tant para que curra la reacción hay que aprtar esa energía b) Verdad, ya que al rmperse el cristal aumenta el desrden. c) G= H T S G=(+) T(+) El prces n es siempre espntáne. Únicamente si aumenta la temperatura. E2A.S El prpan (C 3 H 8 ) es un de ls cmbustibles fósiles más utilizads. a) Frmule y ajuste su reacción de cmbustión y calcule la entalpía estándar de cmbustión. b) Calcule ls litrs de dióxid de carbn que se btienen, medids a 25ºC y 760 mmhg, si la energía intercambiada ha sid de 5990 kj. Dats: R = 0,082 atm L ml 1 K 1. Energías medias de enlace (kj ml 1 ): (C C)=347; (C H)=415; (O H)=460; (O=O)=494 y (C=O)=730. E3A.S Teniend en cuenta que las entalpías estándar de frmación a 25ºC del butan (C 4 H 10 ), dióxid de carbn y agua líquida sn, respectivamente, 125,7; 393,5 y 285,8 kj/ml, calcule el calr de cmbustión estándar del butan a esa temperatura: a) A presión cnstante. b) A vlumen cnstante. Dat: R = 8,31 J ml 1 K 1. a) C 4 H 10 (g) + 6,5O 2 (g) 4CO 2 (g) + 5H 2 O(l) H reacc = Σ H f,prduct Σ H f,reactiv = 2877,3 kj Qp H reacc = 2877,3 kj/ml Qv U = H nrt = 2877,3 [4 7,5] * 8, *298 = 2868,633 kj/ml E4B.S Las plantas verdes sintetizan glucsa mediante la ftsíntesis según la reacción: 6CO 2 (g) + 6H 2 O(l) C 6 H 12 O 6 (s) + 6O 2 (g) a) Calcule la entalpía de reacción estándar, a 25ºC, indicand si es extérmica endtérmica. b) Qué energía se desprende cuand se frman 500 g de glucsa a partir de sus elements? Dats: = [C 6 H 12 O 6 (s)]= 673,3 kj/ml; [CO 2 (g)]= 393,5 kj/ml y H f [H 2 O(l)]= 285,8 kj/ml. Masas atómicas H=1; C=12; O=16. a) H reacc = +3402,5 kj endtérmica b) 1 ml de C 6 H 12 O 6 (180 g) 673,3 kj ; 500 g C 6 H 12 O 6 desprenden 1870,28 kj H f

24 E5A.S A partir de las siguientes ecuacines termquímicas: N 2 (g) + 2O 2 (g) 2NO 2 (g) Hº = 67,6 kj 2NO (g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) Hº = 112,8 kj a) Calcule la entalpía de frmación estándar, a 25ºC, del mnóxid de nitrógen. b) Calcule ls litrs de aire necesaris para cnvertir en dióxid de nitrógen 50 L de mnóxid de nitrógen, tds ells medids en cndicines nrmales. Dats: Cmpsición vlumétrica del aire: 21% O 2 y 79% N 2. a) A partir de esas ds reaccines, aplicand la ley de Hess hems de btener la reacción: 1/2N 2 (g) + 1/2O 2 (g) NO(g). Para ell escribims la segunda al revés dividida pr ds y le sumams la primera cm está, per dividida pr ds. Pr tant [NO] = (+112,8/2) + (67,6/2) = +90,2 kj/ml b) Teniend en cuenta la ley de Avgadr, en vlúmenes iguales de cualquier gas hay el mism númer de mléculas, siempre que se midan en las mismas cndicines de P y T, pdems establecer una estequimetría cn ls vlúmenes de ls gases: 2NO (g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) 2L NO 1L O 2 50 L NO x = 25 L O 2 Teniend en cuenta que en 1L de aire cntiene 21% de O 2, para dispner de 25 L de xígen se requieren 25*100/21 = 119 L aire. E6B.S a) Calcule la entalpía de frmación estándar, a 25ºC, de la sacarsa (C 12 H 22 O 11 ). b) Si nuestrs músculs cnvierten en trabaj sól el 30% de la energía prducida en la cmbustión de la sacarsa, determine el trabaj muscular que pdems realizar al metablizar 1 g de sacarsa. Dats: H Cmbustión [C 12 H 22 O 11 ] = 5650 kj/ml; [CO 2 (g)]= 393,5 kj/ml; [H 2 O(l)]= 285,8 kj/ml; Masas atómicas C=12; O=16; H=1. TERMOQUIMICA. CURSO E1A.S2016 a) Calcule el calr de frmación del metan a presión cnstante, en cndicines estándar y a 25ºC, a partir de ls siguientes dats: C (s) + O 2 (g) CO 2 (g) Hº = 393,5 kj/ml H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O (l) Hº = 285,8 kj/ml CH 4 (g) + 2O 2 (g) CO 2 (g) + 2H 2 O (l) Hº = 890,4 kj/ml b) Calcule el calr prducid cuand se queman 10 m 3 de metan medids a 1 atm de presión y a 25ºC. Dat: R = 0,082 atm L ml 1 K 1. E2A.S2016 a) La reacción CuO (s) + H 2 (g) Cu (s) + H 2 O (l), en cndicines estándar y a 25ºC, es extérmica endtérmica? Justifique la respuesta. Dats: Hº f [CuO (s)] = 161,1 kj/ml y Hº f [H 2 O (l)] = 285,8 kj/ml b) Dibuje el diagrama entálpic crrespndiente. c) Razne cuál será el sign de la Sº para dicha reacción.