CATALUÑA / JUNIO98.LOGSE / QUIMICA / TERMOQUÍMICA / OPCION A / Nº 3 3.- a) Determine la energía en forma de calor que se desprende en la combustión de un litro de butano a 25ºC y 1 atm. de presión. b) Si el calor desprendido se aprovecha para calentar agua, determine la variación de temperatura de un litro de agua, inicialmente a 25ºC, si el rendimiento del proceso de intercambio de calor es del 80%. Datos: HofH2O (l) = -285,5 KJ·mol-1 ; CO2(g) = -393,5 KJ mol -1 ; butano (g) = -124,2KJ mol -1 ; R= 8,314 J·K-1·mol -1 ; 1 atm = 101.325 Pa cp (H2O(l)) = 4,18 J·g-1·K-1 Solución: a) La reacción de combustión del metano, debidamente ajustada, es: C4H10 (g) + 13/2 O2 (g) à 4CO2 (g) + 5H2O (l) Suponiendo un comportamiento de gas ideal para el butano: P·V = n·R·T 1 · 1 = n · 0,082 · 298 n = 0,041 moles de C4H10 Según la ley de Hess: ∆Ho r = Σ∆Hof (productos) - Σ∆Hof (reactivos) ∆Ho r= 4 ·∆Hof (CO2) + 5·∆Hof (H2O) - ∆Hof (C4H10) - 13/2· ∆Hof(O2) ∆Ho r = 4 (-393,5) + 5 (-285,5) – ( -124,2) – ( 0) = -1574 – 1427,5 + 124,2 = -2877,3 KJ/mol Se desprenden en total : ∆Ho total = 2877,3 · 0,041 = 118,0 KJ b) Teniendo en cuenta el primer principio de la Termodinámica: el calor desprendido por la reacción de combustión se transforma en el calor absorbido por una cierta cantidad de agua, que aumentará así su temperatura (se supone que hay 80% de pérdidas de calor). V H2O = 1 L , y por ello, m H2O = 1Kg ya que se supone que la densidad del agua es 1g /cc. Q = m · cp · ∆T 118 · 0,8 = 1000 · 4,18·10-3 · ∆T www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM ∆T = 22,5 K = 22,5 ºC CATALUÑA / JUNIO98.LOGSE / QUIMICA / TERMOQUÍMICA / OPCION A / Nº 3 Así que si inicialmente el agua estaba a 25ºC, después de haber utilizado el calor desprendido en la combustión del butano en calentar este agua, se llegará hasta 25 + 22,5 = 47,5 ºC. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM