Problemas termo.11-12

RELACIÓN DE PROBLEMAS QUÍMICA 2º BACHILLERATO
TERMOQUÍMICA.
1.- Para la obtención de oxígeno en el laboratorio se utiliza la descomposición del
clorato potásico según la ecuación: 2 KClO3 (s) → 2KCl ( s) + 3 O2 (g) ∆H = -89,5 KJ.
Calcular la energía calorífica que se desprende cuando se obtienen 20 L de oxígeno,
medidos a 25ºC y una atmósfera. Sol: 24,4 KJ.
2.- La llamada reacción de la termita es muy exotérmica:
Fe2O3 (s) + 2Al (s) → Al2O3 (s) + 2Fe(s) ∆H = -842 KJ. Calcular la energía calorífica que
se desprende cuando 269,8 g de aluminio reaccionan con un exceso de óxido férrico.
Sol: 4210 KJ.
3.-Conocidas las variaciones de entalpía de las reacciones:
a) N2 (g) + O2 (g) → 2NO(g)
∆H = 181 KJ.
b) N2 (g) +2 O2 (g) → 2NO2(g)
∆H = -173 KJ.
c) 2 N2 (g) + 5 O2 (g) + 2 H2O(l) → 4HNO3(aq)
∆H = -255 KJ.
Calcular la variación de entalpía de la reacción:
∆H = ? Sol: ∆H = 222,5 KJ.
3 NO2 (g) + H2O(l) → 2HNO3(aq) + NO(g)
4.- Tomando los datos de la tabla de entalpías de formación, calcular la entalpía de la
reacción: C(s) + CO2 (g) → 2 CO(g) Sol: ∆H = 172,5 KJ.
5.- El octano es uno de los componentes de la gasolina comercial. Su densidad es de
0,70 g/ml. Calcular:
a) La entalpía de combustión estándar del octano líquido a partir de las entalpías de
formación del dióxido de carbono gaseoso (-393 KJ/mol), agua líquida (-294
KJ/mol ) y octano líquido (-264 KJ/mol) .
Sol: ∆H = -5526 KJ.
b) El calor desprendido en la combustión de 10 ml de octano. Sol: 337 KJ.
6.- Los calores de combustión del metano gaseoso, hidrógeno gaseoso y carbono sólido
son respectivamente: -50,72, -16,34 y –22,5 KJ/mol. Calcular:
a) El calor de formación del metano. Sol: ∆H =-4,46 KJ/mol.
b) Si se queman 45 g de metano. ¿ Cuántos litros de dióxido de crbono en
condiciones normales se obtienen, si la reacción tiene un rendimiento del
38%?Sol : 23,9 litros
7.-Sabiendo que los calores de formación a 298 K del butano, dióxido de carbono y
agua, son –125 KJ/mol, -393 KJ/mol y –242 KJ/mol respectivamente. Calcular:
a) La entalpía de combustión del butano haciendo uso de la Ley de Hess.
Sol: ∆H = -2657 KJ/mol
b) La variación de energía interna que acompaña al proceso.Sol: ∆U =6371,57 KJ
8.-Responder de forma razonada cuales de las siguientes cuestiones son verdaderas o
falsas:
a) Una reacción endotérmica no puede ser espontánea.
b) El valor de la energía libre de Gibbs de una reacción puede tener el valor cero.
c) Si ∆H < 0 y ∆S > 0 la reacción se producirá siempre.
9.- En la combustión de 10 g de metanol líquido o de 10 g de ácido metanoico líquido se
desprenden, en condiciones estándar ,223 KJ o 57 KJ respectivamente, quedando el
agua obtenida en la combustión en estado líquido. Calcular la energía absorbida o
desprendida en la oxidación de 1 g de metanol líquido en condiciones estándar, según la
reacción:
CH3OH (l) + O2(g) → H-COOH (l) + H2O (l)
Sol: -14,1 KJ.
10.- Para la reacción 2CO (g) + O2(g) → 2 CO2(g) calcular: ∆Hº , ∆Sº y el valor de
∆Gº a 25ºC. Datos: Sº (CO (g) )=197,1 J/Kmol; Sº (CO2(g) )= 212,8 J/Kmol;
Sº ( O2 (g))= 204,2 J/Kmol. Las entalpías de formación se miran en la tabla
correspondiente.
Sol: ∆Hº= -566 KJ/mol; ∆Sº =-0,173 KJ/Kmol; ∆Gº= -514,45 KJ/mol.
11.- Los calores de combustión del metano y el butano son 890 KJ / mol y 2876 KJ /
mol, respectivamente.
a) Cuando se utilizan como combustibles, ¿cuál generaría más calor para la misma masa
de gas, el metano o el butano?¿Cuál generaría más calor para el mismo volumen de gas?
b) Calcular la diferencia de calor desprendido al quemar 10 g de cada uno de estos
gases, así como la diferencia al quemar 10 litros de cada uno (medidos a 0ºC y
1 atm).
12.- Para una reacción química A (g) + B (g) → C (g), donde ∆H = - 80 KJ e ∆S = -190
J/K mol, calcular cuál es la temperatura límite a la que se puede trabajar para que la
reacción sea espontánea. ¿Qué significan los signos negativos de ∆H y de ∆S?
Sol: T< 421,05 K.
13.- Los valores de las entalpías de combustión estándar del C (s) y C6H6 (l) son,
respectivamente, -393,7 KJ/mol y –3267 KJ/mol, y el valor de la entalpía estándar de
formación para el H2O (l) es –285,9 KJ/mol.
a) Calcular la entalpía de formación del C6H6 (l).
b) ¿Cuántos KJ se desprenderán o absorberán en la formación de 0,5 Kg de C6H6 (l).?
Sol: a) 47,1 KJ/mol; b) 301,92 KJ.
14.-Las plantas verdes sintetizan glucosa mediante la reacción de fotosíntesis siguiente:
6 CO2 (g) + 6 H2O (l) → C6H12O6 (s) + 6 O2 (g) ∆Hº = 2813 KJ / mol
a) Calcular la entalpía de formación de la glucosa, justificando si la reacción es
exotérmica o endotérmica.
b) Hallar la energía necesaria para obtener 5 g de glucosa.
Datos:
∆Hºf (CO2)(g) = -393,5 KJ / mol
∆Hºf (H2O)(g) = -285,5 KJ / mol
Sol: a) –1261 KJ/mol; b) 35,03 KJ.
15.- Calcule la energía media de los enlaces químicos C-H y C-C utilizando los datos de
la tabla siguiente:
Sustancia
CH4 (g)
C2H6 (g)
C (s) → C (g)
H2 (g)
Proceso
Formación
Formación
Sublimación
Disociación
∆Hº (kJ/mol)
- 74,5
- 84,7
715
436
Sol: a) 415,4 KJ/mol; b) 330,6 KJ/mol
16.- Una muestra de carbonato cálcico se descompone térmicamente, dando 12,8 g de
óxido de calcio (s) y dióxido de carbono (g). Calcule el calor absorbido o desprendido
en el proceso.
Datos: ∆Hºf CaO (s) = -633 kJ/mol; ∆Hºf CO2 (g) = -393 kJ/mol;
∆Hºf CaCO3 (s) = -1207 kJ/mol.
Solución: ∆Hº= 41,3 kJ.
17.- La entalpía estandar de combustión del butano, según la reacción:
C4H10 (g) + 13/2 O2 (g) → 4 CO2 (g) + 5 H2O (l) es ∆H = - 2.877 kJ
a) Calcule el calor absorbido o desprendido al quemar una bombona de 12 kg de butano
en condiciones estándar.
b) ¿Puede decirse que la combustión es espontánea a cualquier temperatura? Razónese.
Sol: a) -595241,4 kJ; b) a T bajas.
18.- Si cuando reacciona un gramo de nitrógeno, a 1 atm y 25ºC, según la reacción:
N2 (g) + 3H2 (g) → 2NH3 (g). Se desprenden 788,6 calorías, ¿cuál es el calor de
formación del amoniaco?
Sol: ∆Hºf = -10,95 kcal/mol
19.- Para la reacción: 2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g), calcule: ∆Hº, ∆Sº y el valor de ∆Gº
a25ºC.
Datos: ∆Hº de formación en kJ/mol: CO(g) = -110,1; CO2(g)=-393,8.
Sº en J/mol·K: CO(g) =197,1; CO2(g) =212,8; O2(g)=204,2.
Sol: ∆Hº = - 567,4 kJ; ∆Sº = - 0,173 kJ/K; ∆Gº = - 515,91 kJ.
20.- El calor de combustión del butano gaseoso a 1 atm y 25ºC, es ∆H = -2875,8 KJ
/mol. Las entalpías estándar de formación a 25ºC del CO2 (g) y H2O (l) son,
respectivamente, -393,5 KJ / mol, y –285,83 KJ / mol. Calcule:
a) La entalpía de formación estándar del butano.
b) La variación de energía interna del proceso en condiciones estándar, a la temperatura
indicada.
Sol: a) ∆Hºf C4H10= -127,35 kJ / mol; b) ∆U = -117,44 kJ / mol
21.- La entalpía estándar de formación del tolueno (C6H5 – CH3) es 11,95 kcal / mol, y
las entalpías estándar de formación del dióxido de carbono (g) y del agua (l) son
respectivamente –94,05 y –68,32 kcal / mol. Calcule:
a) La entalpía de combustión del tolueno.
b) ¿Cuántas calorías se desprenden en la combustión completa de 23,00 gramos de
tolueno?
Sol: a) ∆Hº= -943,58 kcal / mol; b) -235,9 kcal
22.- En la combustión completa en condiciones estándar de 6 litros de eteno (C2H4),
medidos a 27 °C y 740 mm de Hg, se desprenden 314,16 KJ, quedando el agua en
estado gaseoso. Calcule:
a) La entalpía de combustión estándar del eteno.
b) la entalpía de formación a. 298 K del eteno.
c) la variación de entropía a 298 K para el proceso de combustión considerado (para los
6 litros de eteno).
Datos: ∆Gº para la reacción de combustión del eteno es -1314,15 KJ/mol;
∆Hºf (CO2(g)) = - 393,5 KJ/mol; ∆Hºf (H2O (g)) = - 241,8 KJ/mol.
Sol: a) ∆Hº
∆ = -1325,6 KJ/ mol; b) ∆Hºf = 52,3 KJ / mol; c) ∆Sº = -9,1 J / mol · K.
23.- A 298 K la variación de la entalpía estandar de la reacción de combustión del
metanol líquido es de –726,3 kJ/mol
a) ¿Cuál es la entalpía estandar de formación del metanol?
b) Calcule la variación de energía interna cuando reacciona 1 mol de metanol.
Datos: ∆Hºf agua líquida = -286 kJ/mol; ∆Hºf CO2= -393 kJ/mol
Sol: a) ∆Hº= -238,7 kJ/mol; b) ∆U= -726,3 kJ
24.- Se dispone de un combustible formado por metano a 25ºC y 1 atm.
a)¿Cuál será el volumen de aire necesario medido en las mismas condiciones de presión
y temperatura para quemar 1 m3 de combustible?.
b) Calcule el calor que se desprende por m3 de combustible.
Datos: ∆Hºf H2O (l) = -286 kJ/mol; ∆Hºf CO2 (g) = -393,5 kJ/mol
∆H metano (g) = -74,8 KJ/mol; 1 atm = 101325 Pa; Aire 21% de O2
Sol: a) V= 9,54 m3 b) - 36426,98 kJ.
25.- Dada la reacción: 2Ag2O (s) → 4Ag (s) + O2 (g)
a) ¿Cuál es el valor de ∆H para esta reacción? Calcule el calor transferido cuando se
descomponen 4,62 g de Ag2O en condiciones estándar. Justifique si se absorbe o se
desprende calor en el proceso.
b) Razone el signo que tiene ∆Sº en esta reacción.
Dato: ∆Hº
∆ f Ag2O (s) = -30,6 kJ/mol.
Sol: a) ∆Hºreac. = 61,2 kJ ; 0,61 kJ; b) ∆Sº > 0.
26.-Se considera la reacción: Pb (s) + ½ O2 (g) → PbO (s) ∆H = - 219 kJ
a) Calcule el calor absorbido o desprendido al formarse 15 gramos de óxido
de plomo (II).
b) ¿Puede decirse que la reacción es espontánea a cualquier temperatura?
Razónese.
Sol: a) -14,73 kJ: b) a T bajas.
27.-Calcule la entalpía de reacción para el proceso:
Fe2O3(s) + 2Al(s) → Al2O3(s) + 2Fe(s), si las entalpías de formación para el óxido de
aluminio y el óxido de hierro (III) son los valores -1676 y -836 KJ/mol,
respectivamente. Razone si será igual el calor a presión constante que a volumen
constante para esta reacción. ¿Cuántos gramos de hierro pueden obtenerse a partir de
200 gramos de óxido de hierro (III)?.
Sol: ∆Hr = -840 KJ/mol; ∆H = ∆U; 139,5 gr de Fe.