Serie 1. Para empezar a practicar

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1 Problemas

2 Serie 1 Para empezar a practicar

3 6 Determinar la variación de energía interna para el proceso de combustión de 1 mol de propano a 25ºC y 1 atm, si la variación de entalpía, en estas condiciones, vale 2219,8 kj. C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) 3 CO 2 (g) + 4 H 2 O (l) n reactivos = 1+5 = 6 ; n productos = 3 n = 3 Despejando en U = H n R T = 2219 kj + 3 mol (8,3 J/mol.K) 298 K = 2214 kj U = 2212 kj H = 2219,8 kj

4 7 Indica qué relación existe entre Qv y Qp para las reacciones de combustión de la glucosa, del butano y del etanol. Q p = Q v + n R T C 6 H 12 O 6 (s) +6 O 2 (g) 6 CO 2 (g) + 6H 2 O(l) n es la variación en el nº de moles gaseosos, es decir, nº de moles gaseosos en los productos menos nº de moles gaseosos en los reactivos. En este caso n = por lo que Q p = Q v C 4 H 1 (g) +13/2O 2 (g) 4 CO 2 (g) + 5H 2 O(l) Q p = Q v + (4-15/2) R.T

5 8.- Un mol de nitrógeno reacciona a volumen constante y a 25ºC con el hidrógeno según la reacción N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) El calor producido es de 41 kj. Calcula el valor del calor de combustión molar si esta reacción sucede a la misma temperatura y a la presión constante de 1 atm. Q p = Q v + n R T - 41kJ (Sol: -45,95 kj/mol) -2 mol 298K 8,3.1-3 kj/mol.k

6 1 Conocidas las entalpías estándar de formación del butano (C 4 H 1 ), agua líquida y CO 2, cuyos valores son respectivamente 124 7, y kj/mol, calcular la entalpía estándar de combustión del butano. La reacción de combustión del butano es: C 4 H 1 (g) +13/2O 2 (g) 4 CO 2 (g) + 5H 2 O(l) H comb=? H = n p H f (product.) n r H f (reactivos) = 4 mol( kj/mol) + 5 mol( kj/mol) 1 mol( kj/mol) = kj Luego la entalpía estándar de combustión será: H combustión = kj/mol Por la combustión de cada mol de butano (que son 58 g) se desprenden 2878,3 kj

7 1 Conocidas las entalpías estándar de formación del butano (C 4 H 1 ), agua líquida y CO 2, cuyos valores son respectivamente 124 7, y kj/mol, calcular la entalpía estándar de combustión del butano. Si utilizamos la ley de Hess, la reacción: (4) C 4 H 1 (g) +13/2 O 2 (g) 4 CO 2 (g) + 5H 2 O(l) H comb=? Puede obtenerse a partir de: (1) H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O(l) H 1 = kj (2) C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) H 2 = kj (3) 4 C(s) + 5 H 2 (g) C 4 H 1 (g) H 3 = kj (4) = 4 (2) + 5 (1) (3) 4 C(s) + 4 O 2 (g) +5 H 2 (g) + 5/2 O 2 (g) + C 4 H 1 (g) 4 CO 2 (g) + 5H 2 O(l) + 4 C(s) + 5 H 2 (g) H 4 = 4 mol( kj/mol) + 5 mol( kj/mol) 1 mol( kj/mol) = kj

8 11 Dadas las reacciones (1) H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O(g) H 1 = kj (2) H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O(l) H 2 = kj calcular la entalpía de vaporización del agua en condiciones estándar. La reacción de vaporización es... (3) H 2 O(l) H 2 O(g) H 3 =? (3) puede expresarse como (1) (2), luego H 3 = H 1 H 2 = kj ( kj) = 44 kj H vaporización = 44 kj /mol Para vaporizar un mol de agua líquida (18 g) hacen falta 44 kj. Recuerda que los cambios de estado de S L G son endotérmicos y sus contrarios exotérmicos

9 13 Determinar H f del eteno (C 2 H 4 ) a partir de los calores de reacción de las siguientes reacciones químicas: (1) H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O(l) H 1 = kj (2) C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) H 2 = kj (3) C 2 H 4 (g) + 3O 2 (g) 2CO 2 (g) + 2 H 2 O(l) H 3 = 1422 kj La reacción de formación del eteno C 2 H 4 (g) a partir de sus constituyentes en estado normal es: (4) 2 C(s) + 2 H 2 (g) C 2 H 4 (g) (4) se puede expresar como 2 (2) + 2 (1) (3)

10 13 Determinar H f del eteno (C 2 H 4 ) a partir de los calores de reacción de las siguientes reacciones químicas: (1) H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O(l) H 1 = kj (2) C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) H 2 = kj (3) C 2 H 4 (g) + 3O 2 (g) 2CO 2 (g) + 2 H 2 O(l) H 3 = 1422 kj (4) 2 C(s) + 2 H 2 (g) C 2 H 4 (g) Aplicando la Ley de Hess, la reacción (4) se puede expresar como: (4) = 2 (2) + 2 (1) (3) Por lo que H 4 = 2 H H 1 H 3 H 4 = 2 ( kj) + 2 ( kj) ( 1422 kj) = kj H f (eteno) = kj/mol Se trata, pues, de una reacción endotérmica. Cuando se forma un mol de eteno a partir de sus elementos se absorben 64,14 kj

11 14 Las entalpías de combustión de la glucosa (C 6 H 12 O 6 ) y del etanol (C 2 H 5 OH) son 2815 kj/mol y 1372 kj/mol, respectivamente. Con estos datos determina la energía intercambiada en la fermentación de un mol de glucosa, reacción en la que se produce etanol y CO 2. Es exotérmica la reacción? Las reacciones de combustión son, respectivamente: (1) C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O ; H 1 = 2815 kj (2) C 2 H 5 OH + 3 O 2 2 CO H 2 O ; H 2 = 1372 kj La reacción de fermentación de la glucosa es: (3) C 6 H 12 O 6 2 C 2 H 5 OH +2 CO 2 H 3 =? (3) puede expresarse como (1) 2 (2), luego H 3 = H 1 2 H 2 = 2815 kj 2 ( 1372 kj) = 71 kj y la reacción es exotérmica.

12 La entalpía de una reacción con gases se puede calcular a partir de las energías de enlace: H r = Energía enlaces rotos - Energía enlaces formados H r > H r < Los enlaces que hay que romper son más fuertes que los que se forman Los enlaces que hay que romper son más débiles que los que se forman Reacción endotérmica Reacción exotérmica

13 A partir de entalpías de enlace se puede estimar la entalpía de reacción Reacción química:: Proceso en el que se rompen unos enlaces y se forman otros nuevos. Puesto que la entalpía de enlace depende de la molécula se tabulan valores promedio H H EE(rotos) EE(formados) H C H + Cl Cl H H C Cl Cl + + H H Cl Cl H H H H = = 14 kj Ojo! * Método aproximado ESTIMACIÓN Fiabilidad: 1 kj como máximo * Sólo es aplicable a reacciones entre gases.

14 15 Calcular la energía del enlace H Cl en el cloruro de hidrógeno conociendo H f (HCl) cuyo valor es 92,3 kj/mol y las entalpías de disociación del H 2 y del Cl 2 que son 436, kj/mol y 243,4 kj/mol, respectivamente. La reacción de disociación del HCl será: (4) HCl(g) H(g) + Cl(g) H 4=? (1) ½H 2 (g) + ½Cl 2 (g) HCl(g) H 1 = 92,3 kj (2) H 2 (g) 2H(g) H 2 = 436, kj (3) Cl 2 (g) 2Cl(g) H 3 = 243,4 kj (4) = (1) + ½(2) + ½(3) H 4 = ( 92,3 kj ) + ½(436, kj) + ½(243,4 kj) = 432, kj E e (HCl) = 432, kj/mol

15 16 Sabiendo que las energía de los siguientes enlaces (kj/mol): C=C : 611; C C : 347; C H : 413 y H H : 436, calcular el valor de H de la reacción de hidrogenación del eteno. Reacción: CH 2 =CH 2 (g) + H 2 (g) CH 3 CH 3 (g) En el proceso se rompe un enlace C=C y otro H H y se forman 2 enlaces C H nuevos (el etano tiene 6 mientras que el eteno tenía sólo 4) y un enlace C C. H = E e (enl. rotos) E e (enl. formados) = H = 1E e (C=C) + 1 E e (H H) 1E e (C C) 2 E e (C H) H = 1 mol 611 kj/mol + 1mol 436 kj/mol (1 mol 347 kj/mol + 2 mol 413 kj/mol) = 126 kj

16 17 Calcula el calor de combustión de propano a partir de los datos de energía de enlace de la tabla. C 3 H O 2 3 CO H 2 O Enlace E e (kj/mol) H H 436 C C 347 C=C 62 C C 812 O=O 499 Enlaces rotos: 8 C H, 2 C C y 5 O=O Enlaces formados: 6 C=O y 8 O H H = n E e (enlaces rotos) m E e (enlaces formados) H = 8 E e (C H) + 2 E e (C C) + 5 E e (O=O) [6 E e (C=O) + 8 E e (O H)] H = kj kj kj (6 745 kj kj) = 1657 kj H comb(c 3 H 8 ) = 1657 kj/mol Cl C 243 C H 413 C O 315 C=O 745 O H 46 Cl H 432

17 Dado que la entalpía, H es función de estado y es una magnitud extensiva El valor H para una reacción que se realiza a una temperatura y una presión establecidas es siempre el mismo e independiente de que la reacción ocurra en uno o en varios pasos (Ley de Hess) Ecuación dada = ecuación (1) + ecuación (2) +... H= H (1) + H (2) +... El valor de H es directamente proporcional a la cantidad de reactivo o producto H 2 (g) + Cl 2 (g) 2 HCl (g) H = -185 kj 1/2 H 2 (g) + 1/2 Cl 2 (g) HCl (g) H = -92,5 kj Los valores de H para dos reacciones inversas son iguales en magnitud pero de signo opuesto. H 2 O (l) H 2 (g) +1/2 O 2 (g) H = +285,8 kj H 2 (g) +1/2 O 2 (g) H 2 O (l) H = -285,8 kj

18 PAU Asturias A partir de 21 modelo de examen: escoger entre modelo A o B 2 problemas (2 puntos) 2 Cuestiones (2 puntos) 1 Práctica de laboratorio (1 punto)

19 PAU 21 PAU 21 P 1 La combustión completa de 4 g de acetona, C 3 H 6 O(l), libera 1234,5 kj. Si las entalpías estándar de formación del CO 2 (g) y del H 2 O(l) son -393,5 y -285,8 kj mol-1, respectivamente, calcule la entalpía estándar de formación de la acetona líquida. Datos: Masas atómicas C = 12 u; H = 1 u; O = 16 u

20 PAU 21 P 2 Las entalpías estándar de combustión del C(s), H 2 (g) y propano gas, C 3 H 8 (g), son -394, y -222 kj/mol, respectivamente: i. Calcule la entalpía estándar de formación del propano. (2, puntos) ii. Calcule la variación de entalpía asociada a la formación de 1 g de propano gas en condiciones estándar. (,5 puntos) Datos: Masas atómicas C = 12 u; H = 1 u

21 PAU 21 P 3 La hidracina (N 2 H 4 ) es un líquido aceitoso e incoloro que reacciona con el peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ) de acuerdo con la ecuación: a) N 2 H 4 (l) + 2H 2 O 2 (l) N 2 (g) + 4H 2 O(l) i. Calcule la variación de entalpía estándar, a 25ºC, para esta reacción, sabiendo que las entalpías estándar de formación a 25ºC, del H 2 O(l) y del H 2 O 2 (l) valen -285,8 y -187,8 kj/mol, respectivamente, y que la variación de entalpía estándar de la reacción a 25ºC,: (1,5 punto) b) N 2 H 4 (l) + O 2 (g) N 2 (g) + 2H 2 O(l) vale Ho = - 622,2 kj ii. Prediga justificadamente si la reacción a) será espontánea a 25ºC, en condiciones estándar. (1, punto) NO ENTRA EN ESTE EXAMEN

22 PAU 21 C A. Las entalpías estándar de combustión del grafito y del diamante son: -393,51 y -395,41 kj mol-1, respectivamente. Calcule la entalpía estándar de la reacción: C grafito (s) C diamante (s)

23 PAU 211 PAU 211 P 1 La nitroglicerina, C 3 H 5 N 3 O 9 (l), descompone a 1 atm y 25 ºC para formar N 2 (g), CO 2 (g), H 2 O(l) y O 2 (g), desprendiendo 1541,4 kj/mol de nitroglicerina: i. Escriba la ecuación química ajustada para la descomposición de la nitroglicerina y calcule la entalpía de formación estándar de la nitroglicerina. (2, puntos) ii. Calcule la energía liberada en la descomposición de 1 g de nitroglicerina. (,5 puntos) Datos: Masas atómicas. H = 1 u; C = 12 u; N = 14 u; O = 16 u. ΔHº f [CO 2 (g)] = -393,5 kj/mol ΔHº f [H 2 O(l)] = -285,8 kj/mol

24 P 1 La nitroglicerina, C 3 H 5 N 3 O 9 (l), descompone a 1 atm y 25 ºC para formar N 2 (g), CO 2 (g), H 2 O(l) y O 2 (g), desprendiendo 1541,4 kj/mol de nitroglicerina: i. Escriba la ecuación química ajustada para la descomposición de la nitroglicerina y calcule la entalpía de formación estándar de la nitroglicerina. (2, puntos) Datos: Masas atómicas. H = 1 u; C = 12 u; N = 14 u; O = 16 u. ΔHº f [CO 2 (g)] = -393,5 kj/mol ΔHº f [H 2 O(l)] = -285,8 kj/mol Descomposición de la nitroglicerina: C 3 H 5 N 3 O 9 (l) 3 C O 2 (g) + 5/2 H 2 O(g) +3/2 N 2 (g) + 1/4 O 2 (g) Aplicando la ley de Hess podemos concluir que : H º descomposición= -1541,4 KJ/mo H des= n p H f (productos) n r H f (reactivos) -154 KJ= 3/2 H f CO2 + 5/2 H f H2O + 3/2. H f N2 + 1/2. H f O2 - H f nitroglicerina H f nitroglicerina =-353,6 KJ/mol PAU 211

25 C) Calcular la energía desprendida en la descomposición de 1 g de nitroglicerina. C 3 H 5 N 3 O 9 (l) 3CO 2 (g) + 5/2 H 2 O(g) + 3/2 N 2 (g) +1/2 O 2 (g) Al descomponerse 1 mol de nitroglicerina se desprenden 1541,4 KJ Calculamos la masa molecular de la nitroglicerina C 3 H 5 N 3 O 9 M C3H5N3O9 = = 227 g/mol 1 g nitro 1 molc 3 H 5 N 3 O 9 (l) 1541 KJ se desprenden = XX KJ se desprenden 227 g nitro 1 mol nitro al descomponer 1 g de nitroglicerina

26 P 2 Las entalpías estándar de formación del óxido de bario sólido (BaO) y del peróxido de bario sólido (BaO 2 ) son 553,5 y 634,3 kj/mol, respectivamente. i. Calcule la variación de entalpía estándar de la reacción de descomposición del peróxido de bario para dar óxido de bario y oxígeno. Indique si la reacción es endotérmica o exotérmica (1,75 puntos) ii. A una muestra de 5 g de BaO 2 (s) le suministran 12 kj. Calcule el número de moles de O 2 (g) que se forman y los gramos de BaO 2 (s) que quedan sin reaccionar. (,75 puntos) Datos: Masas atómicas: Ba = 137,33 u; O = 16 u. PAU 211

27 P 2 Las entalpías estándar de formación del óxido de bario sólido (BaO) y del peróxido de bario sólido (BaO 2 ) son 553,5 y 634,3 kj/mol, respectivamente. i. Calcule la variación de entalpía estándar de la reacción de descomposición del peróxido de bario para dar óxido de bario y oxígeno. Indique si la reacción es endotérmica o exotérmica (1,75 puntos) PAU 211 BaO 2(s) BaO (s) +1/2 O 2(g) H descomposición = n p H f (productos) n r H f (reactivos) H desc. =(1 mol).(-553,5 KJ/mol)- (1 mol).(-634,3 KJ/mol)= 8,8 kj La reacción de descomposición del peróxido de bario es endotérmica puesto que la variación de entalpía de la reacción es positiva. Para que se descomponga un mol de peróxido de bario el sistema debe absorber 8,8 kj. ii. A una muestra de 5 g de BaO 2 (s) le suministran 12 kj. Calcule el número de moles de O 2 (g) que se forman y los gramos de BaO 2 (s) que quedan sin reaccionar. (,75 puntos) Datos: Masas atómicas: Ba = 137,33 u; O = 16 u.

28 ii. A una muestra de 5 g de BaO 2 (s) le suministran 12 kj. Calcule el número de moles de O 2 (g) que se forman y los gramos de BaO 2 (s) que quedan sin reaccionar. (,75 puntos) Datos: Masas atómicas: Ba = 137,33 u; O = 16 u. PAU 211 BaO 2(s) BaO (s) +1/2 O 2(g) Se descompone todo el peróxido de bario? El propio enunciado ya da a entender que queda peróxido sin descomponerse. De qué depende la cantidad que se va a descomponer? De qué depende la cantidad formada de productos?

29 ii. A una muestra de 5 g de BaO 2 (s) le suministran 12 kj. Calcule el número de moles de O 2 (g) que se forman y los gramos de BaO 2 (s) que quedan sin reaccionar. (,75 puntos) Datos: Masas atómicas: Ba = 137,33 u; O = 16 u. PAU 211 BaO 2(s) BaO (s) +1/2 O 2(g) Para que se descomponga un mol de peróxido de bario el sistema debe absorber 8,8 kj. 12 kj se suministran 1 mol de BaO 2(s) se descompone 169,3 g de BaO 2(s) 8,8 kj 1 mol de BaO 2(s) = XX g de de BaO 2(s) se descomponen La cantidad de producto formado en una reacción química, al igual que en los problemas de reactivo limitante, viene determinada por el factor que limita. En casos como éste, o se termina el BaO 2 o no hay suficiente energía para descomponerlo

30 PAU 211 P 3 Las entalpías estándar de combustión del C 2 H 2 (g), C 2 H 6 (g) y del H 2 (g), son -13, -156 y -286 kj/mol, respectivamente: i. Calcule la entalpía estándar para la reacción de hidrogenación del etino a etano: C 2 H 2 (g) + 2 H 2 (g) C 2 H 6 (g) (2, puntos) ii. Calcule la variación de entalpía asociada a la hidrogenación de 5 g de etino gas en condiciones estándar. (,5 puntos) Datos: Masas atómicas C = 12 u; H = 1 u

31 PAU 211 P4 Calcule la entalpía estándar de formación del metanol líquido a partir de los siguientes datos: ΔHº f [H 2 O(l)] = - 285,5 kj/mol; ΔHº f [CO2(g)]=-393,5 kj/mol; ΔHº combustión [CH 3 OH (l )] = - 714,4 kj/mol. C A. En el laboratorio se desea determinar el calor de la reacción ácido-base del hidróxido de sodio con el ácido clorhídrico. Dibuje un esquema del dispositivo experimental e indique el material utilizado. NO ENTRA EN ESTE EXAMEN

32 PAU 212 PAU 212 JUNIO ESPECÍFICA P1 La combustión de amoniaco, NH3(g), genera NO(g) y H2O(g), liberándose 226 kj/mol de amoniaco en condiciones estándar. i. Escriba la ecuación química ajustada para la combustión del amoniaco y calcule la entalpía estándar de formación del amoniaco gaseoso. (2, puntos) ii. Calcule la energía liberada en la obtención de 5 g de NO(g). (,5 puntos) Datos: ΔHºf[NO(g)] = 9,25 kj/mol; ΔHºf[H2O(g)] = - 241,82 kj/mol. Masas atómicas: N = 14 u, O = 16 u

33 PAU 212 JUNIO GENERAL C A. Las entalpías estándar de combustión del C(grafito) y del CO(g) son: -393,51 y -283, kj mol-1, respectivamente. En ambos casos se obtiene CO2(g). Calcule la entalpía estándar de formación del CO(g).

34 JULIO GENERAL PAU 212 P2 A partir de los siguientes datos de energías de ruptura de enlaces (ED): Molécula enlace ED (kj mol -1 ) H 2 H- H 436 N 2 N = N 946 NH 3 N-H 389 Estime la entalpía estándar de formación de la molécula de amoníaco. Todos los datos se refieren a condiciones estándar.

35 PAU 212 JULIO GENERAL C c. A. Calcule la entalpía estándar de la reacción: 3 H 2 (g) + O 3 (g) 3 H 2 O(g) A partir de las entalpías de reacción: (1) 2 H 2 (g) + O 2 (g) 2 H 2 O(g) ΔH 1 = - 483,6 kj (2) 3 O 2 (g) 2 O 3 (g) ΔH 2 = + 284,6 kj

36 PAU Asturias Anteriores a 21 El modelo de examen era distinto al actual, se debían elegir 4 problemas de los 6 propuestos

37 Junio 25 El metanol se puede obtener industrialmente a partir de la reacción: 2 H 2 (g) + CO(g) CH 3 OH(l) Hº = -128, kj A) Si la entalpía de formación del monóxido de carbono es -11,5 kj/mol, calcular la entalpía molar de formación del metanol líquido. B) Si la entalpía de vaporización del metanol es 35,2 kj/mol, calcular la entalpía de formación del metanol en estado de vapor. 2 H 2 (g) + CO (g) CH 3 OH(l) H = 128, kj A) H f (CO) = Kj/mol H f (CH3OH) =? H = n p H f (productos) n r H f (reactivos) H = H f (CH3OH) H f (CO) H f (CH3OH) = -238,5 KJ/mol B) CH 3 OH(l) CH 3 OH(g) H V = 35,2 kj/mol H V = H f (CH3OH)(g) - H f (CH3OH)(l) despejando y sustituyendo H f (CH3OH)(g)= -23,5kJ

38 Junio 24 A) Dadas las siguientes ecuaciones termoquímicas: C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) Hº1 = -393 kj 2C(s) + O 2 (g) 2CO(g) Hº2 = kj Qué cantidad de energía se produce en la combustión completa de 56 g de CO(g)? Combustión completa de CO CO + ½ O 2 CO 2 Aplicando la ley de Hess... (3) = - ½ (2) + (1) Hº 3 = -1/2 Hº 2 + Hº 1 = -284 kj 56 g de CO. 1mol CO/28 g de CO.(-284 KJ)/1 mol CO= = -568 KJ 568 kj se desprenden cuando se queman completamente 56 g de CO

39 Junio 21 Utilizando los datos de la siguiente tabla: (a) Obtener el valor de la variación de entalpía de la reacción: C(g) + 2H 2 (g) CH 4 (g) y justificar si es exotérmica o endotérmica. (b) Estimar el valor de la energía media de enlace C H (1) C (s) C (g) 717 KJ/mol (2) C(s) + 2H 2 (g) CH 4 (g) -75 KJ/mol (3) C(g) + 2H 2 (g) CH 4 (g)?? Aplicando la ley de Hess.. (3) = (2) (1) ΔH 3 = ΔH 2 - ΔH 1 =( ) kj/mol= -792 KJ/mol Ahora que conocemos ΔH 3 expresamos la variación de entalpía de esta reacción en función de las energías de enlace: H = n i E e (enl. rotos) n j E e (enl. formados) ΔH 3 = 2 E H-H -4 E C-H -792 Kj = Kj 4. E C-H E C-H = 416 KJ/mol

40 Septiembre 26 A) Definir el término entalpía molar estándar de formación de la nitroglicerina: C 3 H 5 N 3 O 9 (l) La entalpía estandar molar de formación de un compuesto, H f º es igual al cambio de entalpía de la reacción en la que se forma 1 mol de ese compuesto a la presión de 1 atmósfera a partir de los elementos que lo componen en sus estados estables en esas condiciones. En el caso de la nitroglicerina: 3 C(s) + 5/2 H 2 (g) +3/2 N 2 (g) + 9/2 O 2 (g) C 3 H 5 N 3 O 9 (l) H f º

41 B) A partir de la siguiente tabla de entalpías de formación: Compuesto NO 2 (g) CO 2 (g) H 2 O(g) Hºf / kj mol y de la ecuación termoquímica que representa la combustión de la nitroglicerina: C 3 H 5 N 3 O 9 (l) + 11/4 O 2 (g) 3CO 2 (g) + 5/2 H 2 O(g) + 3NO 2 (g) Hº C = -154 kj mol -1 Calcular la entalpía estándar de formación de la nitroglicerina. Aplicando la ley de Hess podemos concluir que : H c = n p H f (productos) n r H f (reactivos) -154 KJ= 3 H f CO2 + 5/2 H f H2O + 3. H f NO2 - H f nitroglicerina H f nitroglicerina =-145 KJ/mol

42 C) Calcular la energía desprendida en la explosión de 12, g de nitroglicerina según la ecuación: C 3 H 5 N 3 O 9 (l) 3CO 2 (g) + 5/2 H 2 O(g) + 3/2 N 2 (g) +1/2 O 2 (g) Para poder calcular la energía desprendida en la explosión de 12g de nitroglicerina debemos calcular la variación de entalpía de la reacción anterior: H explosión = n p H f (productos) n r H f (reactivos) Teniendo en cuenta que la entalpía de formación de las sustancias elementales es H explosión = 3 H f CO2 + 5/2 H f H2O - H f nitroglicerina = 3.(- 394)Kj+5/2 (-242)+145KJ= KJ/mol Al explotar 1 mol de nitroglicerina se desprenden 1642 KJ Calculamos la masa molecular de la nitroglicerina C 3 H 5 N 3 O 9 M C3H5N3O9 = = 227 g/mol 12 g nitro 1 mol 1642 KJ se desprenden = 86,8 KJ se desprenden 227 g nitro 1 mol nitro al explotar 12 g de nitroglicerina

43 Septiembre 27 El metanol se obtiene industrialmente a partir de monóxido de carbono e hidrógeno de acuerdo con la reacción: CO(g) + 2 H 2 (g) CH 3 OH(g) Teniendo en cuenta las siguientes ecuaciones termoquímicas: (1) CO(g) + ½ O 2 (g) CO 2 (g) ΔHº = -283, kj (2) CH 3 OH(g) + 3/2 O 2 (g) CO 2 (g) +2 H 2 O (g) ΔHº = -764,4 kj (3) H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O (g) ΔHº = -258,8 kj Calcular: El cambio de entalpía para la reacción de síntesis industrial del metanol indicando si la reacción es endotérmica o exotérmica Calcular la energía calorífica implicada en la síntesis de un Kg de metanol, indicando si es calor absorbido o desprendido en la reacción. Masas atómicas (u): C = 12,; H = 1,; O = 16,

44 (4) CO (g) + 2 H 2 (g) CH 3 OH (g) (1) CO (g) + 1/2 O 2 (g) CO 2 (g) (2) CH 3 OH (g) +3/2 O 2 (g) CO 2 (g)+h 2 O (l) (3) H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O (l) Aplicando la Ley de Hess. (4) = (1) (2) + 2.(3) ΔH 4 = -83KJ + 764,4 KJ + 2 (-258,8) Kj = -36,2 KJ La reacción es exotérmica 1 kg metanolx 1 3 g/1 kg x 1 mol CH 3 OH/32 gch 3 OH x 36,2 KJ se desprenden/1 mol CH 3 OH se forma = 1131,25 Kj se desprenden al formarse 1 Kg de metanol por reacción de CO y H 2

45 Junio 23 Utilizando los datos siguientes: Sustancia C 2 H 6 (g) CO 2 (g) H 2 O (l) ΔH f (KJ/mol) - 84,7-394, - 286, A) Calcular las entalpías de combustión del carbón, C(s) y del etano. B) A partir de los resultados del apartado anterior, calcular qué combustible posee mayor entalpía específica (entalpía de combustión por kilogramo de combustible). C) El dióxido de carbono generado en las combustiones contribuye a la contaminación atmosférica. Cuál es su efecto? Indicar otros tres gases responsables de este tipo de contaminación. Datos: Masas atómicas: C = 12, H = 1

46 C (s) + O 2 (g) CO 2 (g) ΔH f(co2) = ΔH combustión del carbón = -394 KJ/mol C 2 H 6 (g) + 7/2 O 2 (g) 2 CO 2 (g) + 3 H 2 O(g) ΔH combustión del C 2 H 6= 2 H f CO H f H2O - H f C2H6 ΔH combustión del C2H6 =-1561,3 KJ 1 kg carbón x 1 3 g/1 kg x 1 mol C/12 g de C x 394 KJ se desprenden/ 1 mol de C= 32833,3 KJ 1 kg C 2 H 6 x 1 3 g/1 kg x 1 mol C2H6/3g de C 2 H 6 x 1561,3 KJ se desprenden/ 1 mol de C 2 H 6 = 5243,3 KJ Entalpía específica del C= ,3 KJ/Kg Entalpía específica del C 2 H 6 = -5243,3 KJ/Kg

47 Septiembre 22 El empleo de metanol como combustible alternativo a los hidrocarburos puede resultar interesante por razones de coste económico. Sin embargo, se deben tener en cuenta también factores termodinámicos. a) Calcular los calores de combustión, en KJ/mol, del metanol y del octano (En ambos casos el agua formada está en estado líquido) Entalpías de formación: ΔHº f (KJ / mo1): CO 2 (g) = -393,5; H 2 O(l) = -285,8; CH 3 OH (l) = - 238,6; C 8 H 18 (l) = -249,9. b) Razonar qué combustible de los anteriores resulta más interesante si el coste de producción de cada litro de metanol es aproximadamente la mitad que el del octano. Densidades (g/cm 3 ): metanol=,8; octano=,7 Masas molares (g/mol): metanol=32; octano=114

48 CH 3 OH (l) + 3/2 O 2 (g) CO 2 (g) + 2 H 2 O (l) H c = n p H f (productos) n r H f (reactivos) H c = H f CO2 + 2 H f H2O - H f CH3OH H combustión CH3OH = - 726,5 KJ/mol C 8 H 18 (l) + 25/2 O 2 (g) 8 CO 2 (g) + 9 H 2 O (l) H c = n p H f (productos) n r H f (reactivos) H c = 8 H f CO2 + 9 H f H2O - H f C8H18 H combustión C8H18 = - 547,3 KJ/mol

49 1 litro CH 3 OH (l) x 1 3 cm 3 /1litro x,8g CH 3 OH (l) /1 cm 3 x 1 mol CH 3 OH (l) /32 g CH 3 OH (l) x 726,5 kj se desprenden/1 mol metanol se quema = 18162,5 KJ se desprenden cuando se quema 1 litro de metanol 1 litro C 8 H 18 (l) x 1 3 cm 3 /1litro x,7g C 8 H 18 (l) /1 cm 3 x 1 mol C 8 H 18 (l) /114 g C 8 H 18 (l) x 547,3 kj se desprenden /1 mol octano se quema = 33589,56 KJ se desprenden cuando se quema 1 litro de octano

50 18162,5 KJ se desprenden cuando se quema 1 litro de metanol 33589,56 KJ se desprenden cuando se quema 1 litro de octano Dado que dos litros de metanol cuestan aproximadamente lo mismo que 1 litro de octano, el metanol es más interesante desde el punto de vista económico. (36325 KJ >33589,56 KJ). Nota: El problema permite que tengamos en cuenta factores medioambientales ( 1 litro metanol 25 moles metanol producen 25 moles de CO 2 cuando se queman) ( 1 litro octano 6,14 moles octano producen 2OO moles de CO 2 cuando se queman)

51 Junio 22 Dadas las entalpías en kj de las siguientes reacciones a 25ºC: 2 H 2 (g) + O 2 (g) 2 H 2 O (l) -572 kj 2 C 2 H 6 (g) + 7 O 2 (g) 4 C O 2 (g) + 6 H 2 O (l) -312 kj C 2 H 4 (g) + 3 O 2 (g) 2 C O 2 (g) + 2 H 2 O (l) kj a) Escribir la reacción de hidrogenación del eteno, y deducir si se trata de una reacción endotérmica o exotérmica. b) Predecir razonadamente el signo para su cambio de entropía, y razonar por qué puede ser espontánea a bajas temperaturas, y sin embargo no serlo a altas. NO ENTRA EN ESTE EXAMEN C 2 H 4 (g) + H 2 (g) C 2 H 6 (g)

52 a) Se escribe la reacción de hidrogenación de eteno para dar etano, que será la reacción problema: C 2 H 4 (g) + H 2 (g) C 2 H 6 (g) Para determinar el signo de su entalpía, lo que indicará si es un proceso exotérmico o endotérmico, se combinan las tres reacciones del enunciado hasta conseguir la principal, y se procede de igual modo con sus valores de entalpías (Ley de Hess): 1/2 [ 2 H 2 (g) + O 2 (g) 2 H 2 O (l) ] -1/2 [ 2 C 2 H 6 (g) + 7 O 2 (g) 4 C O 2 (g) + 6 H 2 O (l) ] C 2 H 4 (g) + 3 O 2 (g) 2 C O 2 (g) + 2 H 2 O (l) C 2 H 4 (g) + H 2 (g) C 2 H 6 (g) Luego, la expresión matemática que quedaría sería: Hº hidrogenación = 1/2 (-572) - 1/2 (-312) + (-1411) = kj Como el signo de la entalpía es negativo, el proceso es exotérmico, transcurre con desprendimiento de energía.

53 JUNIO Debe elegir entre etino y propano, el combustible de una calefacción. Suponga que: a) Reactivos y productos son gases. b) La capacidad del depósito no es un problema. c) El precio de ambos combustibles es análogo. 1) Qué condición es necesaria para que una reacción sea espontánea?. Qué podría decir sobre la espontaneidad de la combustión de etino y propano?. 2) Cuál de los dos combustibles elegiría?. Por qué?. Datos:ΔH combustión (KJ g -1 ): Etino =-5; Propano =-5. Masa molares (g mol -1 ): H=1; C=12.

54 SEPTIEMBRE 98 Un amigo le sugiere que con un catalizador adecuado, los gases componentes del aire (N 2 y O 2 ), podrían reaccionar con el vapor de agua, consiguiendo que los océanos pasasen a ser disoluciones diluidas de HNO 3. a) Si los océanos estuviesen a 25ºC, desde el punto de vista termodinámico, qué podría contestar a esta sugerencia? Si cree que no es posible que ocurra espontáneamente a esa temperatura, cree que podrá ocurrir a otra? b) Si los océanos pasasen a ser HNO 3 (aq), qué repercusiones tendría en el medio ambiente?. Datos (25ºC): ΔHº f (kj): H 2 O (g) = -242 ; HNO 3 (aq) = -27;ΔGºf (kj): HNO 3 (aq) = -111 ; H 2 O (g) = Suponga ΔHº reacción constante con la temperatura.