[CH 3 Cl(g)] = 82 kj/mol, [HCl(g)] = 92 3 kj/mol. [CH 4 (g)] = 74 9 kj/mol, Δ H f

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Lorena Pinto Montes
hace 8 años
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1 TERMOQUÍMICA QCA 7 ANDALUCÍA.- Dada la eacción: CH 4 (g) + Cl 2 (g) CH 3 Cl (g) + HCl (g) Calcule la entalpía de eacción estánda utilizando: a) Las entalpías de enlace. b) Las entalpías de omación estánda. Datos: Entalpías de enlace en kj/mol: (C H) = 44; (Cl Cl) = 243; (C Cl) = 339; (H Cl) = 432. ΔH [CH 4 (g)] = 74 9 kj/mol, Δ H [CH 3 Cl(g)] = 82 kj/mol, Δ H [HCl(g)] = 92 3 kj/mol. 2.- Razone si las siguientes aimaciones son vedadeas o alsas: a) Las eacciones espontáneas tanscuen a gan velocidad. b) La entopía disminuye en las eacciones exotémicas. c) La enegía libe de Gibbs es independiente del camino po el que tanscue la eacción. 3.- A pati de las siguientes ecuaciones temoquímicas: C (gaito) + O 2 (g) CO 2 (g) Δ H = kj H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O (l) ΔH = kj 2 C 2 H 6 (g) + 7 O 2 (g) 4 CO 2 (g) + 6 H 2 O (l) Δ H = 39 6 kj Calcule: a) La entalpía de omación estánda del etano. b) La cantidad de calo, a pesión constante, que se libea en la combustión de g de etano. Masas atómicas: C = 2; H =. 4.- La descomposición témica del cloato de potasio se poduce según la eacción (sin ajusta): KClO 3 (s) KCl (s) + O 2 (g) Calcule: a) La entalpía de eacción estánda. b) La cantidad de calo, a pesión constante, despendido al obtene 3 L de oxígeno, medidos a 25ºC y atmósea. Datos: R = 82 atm L K - mol -. Δ [KClO 3 (s)] = 44 kj/mol, H Δ [KCl(s)] = 436 kj/mol. H 5.- Dada la eacción (sin ajusta): SiO 2 (s) + C (gaito) SiC (s) + CO (g) a) Calcule la entalpía de eacción estánda. b) Suponiendo que ΔH y ΔS no vaían con la tempeatua, calcule la tempeatua mínima paa que la eacción se poduzca espontáneamente. Datos: ΔH [SiC(s)] = 65 3 kj/mol, Δ H [SiO 2 (s)] = 9 9 kj/mol, Δ H [CO(g)] = 5 kj/mol. Vaiación de entopía de la eacción: ΔSº = 353 J K -

2 TERMOQUÍMICA QCA 7 ANDALUCÍA 6.- Razone si las siguientes aimaciones son vedadeas o alsas: a) La entalpía no es una unción de estado. b) Si un sistema ealiza un tabajo se poduce un aumento de su enegía intena. c) Si ΔH< y ΔS>, la eacción es espontánea a cualquie tempeatua. 7.- Sabiendo que las entalpías de omación estánda del C 2 H 5 OH(l), CO 2 (g) y H 2 O(l) son, espectivamente, 228, 394 y 286 kj/mol, calcule: a) La entalpía de combustión estánda del etanol. b) El calo que se despende, a pesión constante, si en condiciones estánda se queman g de etanol. Masas atómicas: C = 2; O = 6; H =.

3 TERMOQUÍMICA QCA 7 ANDALUCÍA.- a) Podemos calcula la entalpía de una eacción mediante un balance temodinámico ente los enlaces otos y los enlaces omados: o ( ) ( ) Δ H = Enegía enlaces otos Enegía enlaces omados Realizamos las estuctuas de Lewis de todos los eactivos y poductos como vemos se ompen enlace C-H y enlace Cl-Cl y se oman enlace C-Cl y enlace Cl-H, po lo tanto o Δ H = ( ) = 4kJ mol b) La vaiación de entalpía estánda de una eacción se puede calcula patiendo de las entalpías estánda de omación de los compuestos que intevienen en ella, según la ) Δ H o = ΔH o ( poductos) ΔH o ( eactivos ( ) [ ] [ ] [ ] [ ] Δ H =Δ H CH3Cl +ΔH HCl Δ H CH4 +ΔH Cl2 ( ) Δ H = 82 92,3 74,9 + = 99, 4 kj mol La dieencia que puede obsevase en el valo de la entalpía de eacción es debida a que el cálculo po el método de las entalpías de enlace no es exacto, ya que los valoes de las enegías de otua de los enlaces, son valoes medios. El método de las entalpías de omación sí da el valo exacto. 2.- a) La velocidad de eacción no depende de la espontaneidad, sí lo hace de actoes como la natualeza química del poceso (otua y omación de enlaces), el estado ísico de los eactivos (eacciones homogéneas o heteogéneas), la pesencia de catalizadoes y la tempeatua. Po lo tanto esta aimación es alsa. b) Es alsa, hay eacciones exotémicas en las que aumenta la entopía, po ejemplo la combustión del papel en el aie. c) La enegía libe de Gibbs es una unción temodinámica de estado, lo que signiica que su valo es independiente del camino que siga la eacción, po lo tanto la aimación es cieta.

4 TERMOQUÍMICA QCA 7 ANDALUCÍA 3.- a) Paa obtene po suma la eacción de omación del etano (ley de Hess), multiplicamos po dos la pimea eacción, po tes la segunda y la tecea la invetimos y la dividimos po dos 2 C (gaito) + 2 O 2 (g) 2 CO 2 (g) 3 H 2 (g) + 3/2 O 2 (g) 3 H 2 O (l) 2 CO 2 (g) + 3 H 2 O (l) C 2 H 6 (g) + 7/2 O 2 (g) Δ H = 787 kj Δ H = 857,4 kj Δ H = 559,8 kj 2 C (gaito) + 3 H 2 (g) C 2 H 6 (g) Δ H = 84,6 kj mol - b) Calculamos los moles de etano (Mm = 3 g/mol) m g n = 3,3m Mm = 3 g mol = ol establecemos la popoción con los datos de la tecea eacción del enunciado 2mol C2H6 3,3mol C2H6 = x = 547,3kJ 39, 6kJ x se libean 547,3 kj. 4.- a) Ajustamos la eacción KClO 3 (s) KCl (s) + 3/2 O 2 (g) La vaiación de entalpía estánda de una eacción se puede calcula patiendo de las entalpías estánda de omación de los compuestos que intevienen en ella, según la paa nuesto caso ) Δ H o = ΔH o ( poductos) ΔH o ( eactivos [ ()] 3/2 [ ( )] [ ()] Δ H =Δ H KCl s + ΔH O g Δ H KClO s 2 3 Δ H = 436 kj ( 44 kj) = 22 kj b) Calculamos el númeo de moles de oxígeno PV atm 3L n= = =, 23 m RT atm L K mol K ol, establecemos la popoción con la eacción ajustada

5 TERMOQUÍMICA QCA 7 ANDALUCÍA 4.- b) (continuación) se despenden 8 kj,5 mol O2, 23 mol O2 = x = 8kJ 22kJ x 5.- a) Ajustamos la eacción SiO 2 (s) + 3 C (gaito) SiC (s) + 2 CO (g) La vaiación de entalpía estánda de una eacción se puede calcula patiendo de las entalpías estánda de omación de los compuestos que intevienen en ella, según la Δ H o = ΔH o ( poductos) ΔH o ( eactivos) paa nuesto caso y teniendo en cuenta que la es ceo Δ H de los elementos en estado natual ( 2 ) [ ()] 2 [ ( )] [ ()] 3 ( ) Δ H =Δ H SiC s + ΔH CO g Δ H SiO s + ΔH C gaito ( ) ( ) Δ H = 65,3 + 2,5 9,9 + 3 = 624, 6kJ b) Pasamos la vaiación de entopía estanda a unidades coheentes, ΔSº =,353 kj K - como H > y S > la eacción seá espontánea paa tempeatuas mayoes que la tempeatua de equilibio que es aquella a la que G < y que se calcula T ΔH 624,6 kj = = = 933, 7 K ΔS,323kJ K 6.- a) Es alsa, la entopía es una unción de estado ya que su vaiación ente dos estados dieentes del sistema, no depende del camino seguido sino de los estados inal e inicial. b) El Pime Pincipio de la Temodinámica establece que: Todo sistema posee una popiedad temodinámica, llamada enegía intena, que toma un valo deinido paa cada estado y que aumenta cuando el sistema absobe calo o sopota un tabajo. Matemáticamente: Δ U = q+ W Como en este caso el sistema ealiza tabajo, la enegía intena disminuiá, po lo tanto la aimación es alsa.

6 TERMOQUÍMICA QCA 7 ANDALUCÍA 6.- c) Es coecto, una eacción es espontánea cuando G < y como Δ G =ΔH TΔ S al se ΔH< y ΔS>, implica que G < siempe, con lo cual la eacción seá espontánea a cualquie tempeatua. 7.- a) Planteamos la eacción de combustión del etanol C 2 H 5 OH (l) + 7/2 O 2 (g) 2 CO 2 (g) + 3 H 2 O (l) La vaiación de entalpía estánda de una eacción se puede calcula patiendo de las entalpías estánda de omación de los compuestos que intevienen en ella, según la ) Δ H o = ΔH o ( poductos) ΔH o ( eactivos paa nuesto caso y teniendo en cuenta que la es ceo Δ H de los elementos en estado natual ( 2 ) [ ] [ ] [ ] ( ) Δ H = 2 Δ H CO2( g) + 3 ΔH H2O() l Δ H C2H5OH() l + 7/2ΔH O g ( ) ( ) ( ) Δ H = / 2 = 48kJ b) Calculamos el númeo de moles de etanol (Mm = 46 g/mol) m g n = 2,7 m Mm = 46 g mol = ol establecemos la popoción con los datos de la eacción de combustión mol C2H5OH 2,7mol C2H5OH = x = 377 kj 48kJ x se despenden 377 kj.

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