ACÍ - Mestre a casa

IES EL Cabanyal
Termoquímica
Selectividad Valencia
TERMOQUÍMICA
(J01) BLOQUE B. PROBLEMA 2.- El etano puede obtenerse por hidrogenación del eteno a partir de
la reacción:
CH2 = CH2 (g) + H2 (g) ⇆ CH3− CH3 (g) ∆Ho = − 137 kJ · mol-1.
a) Calcula la energía del enlace C = C teniendo presente que las energías de los enlaces C − C, H
− H y C − H son, respectivamente, 346, 391 y 413 kJ . mol-1.
b) Razona cuáles serán las condiciones de presión y temperatura más adecuadas para obtener un
elevado rendimiento en la producción de etano.
Resultado: a) H (C =C) = 644 kJ . mol-1.
(S01). BLOQUE B. PROBLEMA 1.- El metanol se obtiene industrialmente a partir de monóxido de
carbono e hidrógeno de acuerdo con la reacción: CO (g) + 2 H2 (g) + CH3OH.
Teniendo en cuenta las siguientes ecuaciones termoquímicas:
1ª.- CO (g) + O2 (g) + CO2 (g) ∆H1 = - 283,0 kJ.
2ª.- CH3OH (g) + O2 (g) + CO2 (g) + 2 H2O (l) ∆H2 = - 764,4 kJ.
3ª.- H2 (g) + O2 (g) + H2O (g) ∆H3 = - 285,8 kJ.
Calcula:
a) El cambio de entalpía para la reacción de obtención de metanol a partir de CO (g) y H2(g),
indicando si la reacción absorbe o cede calor.
b) ¿Qué cantidad de energía en forma de calor absorberá o cederá la síntesis de 1 kg de metanol?
DATOS: Ar (H) = 1; Ar (C) = 12; Ar (O) = 16.
Resultado: a) ∆Hr = − 90,2 kJ; b) Q = − 2818,75 kJ.
(J02) BLOQUE A. PROBLEMA 2.- El ácido acético (CH3COOH) se obtiene industrialmente por
reacción del metanol (CH3OH) con monóxido de carbono.
a) Razona si la reacción es exotérmica o endotérmica.
b) Calcula la cantidad de energía intercambiada al hacer reaccionar 50 kg de metanol con 30 kg de
monóxido de carbono, siendo el rendimiento de la reacción del 80 %.
DATOS: ∆Hfo (CH3OH) = − 238 kJ . mol-1; ∆Hfo (CH3COOH) = − 485 kJ . mol-1; ∆Hfo (CO) = − 110 kJ .
mol-1; Ar(H) = 1; Ar(C) = 12; Ar(O) = 16.
Resultado: a) ∆Hr = − 137 kJ.· mol1 (exotérmica); b) − 11742,87 kJ.
(S02) BLOQUE B.PROBLEMA 1.- Las entalpías de combustión en condiciones estándar, ∆Ho, del
eteno, C2H4 (g), y del etanol, C2H5OH (l) valen − 1411 kJ . mol-1 y − 764 kJ . mol-1, respectivamente.
Calcula:
a) La entalpía en condiciones estándar de la reacción: C2H4 (g) + H2O (l) → C2H5OH (l).
b) Indica si la reacción es exotérmica o endotérmica.
c) La cantidad de energía que es absorbida o cedida al sintetizar 75 g de etanol a partir de eteno y
agua.
DATOS: Ar(C) = 12; Ar(H) = 1; Ar(O) = 16.
Resultado: a) ∆Hor = − 665 kJ · mol-1; b) Q = -1.084,24 kJ.
(J03) BLOQUE A. PROBLEMA 2.- El butano (C4H10) es un compuesto orgánico gaseoso que puede
experimentar una reacción de combustión.
a) Formula la reacción y ajústala estequiométricamente.
b) Calcula el calor (en Kcal) que puede suministrar una bombona que contiene 4 kg de butano.
c) Calcula el volumen de oxígeno, medido en C.N., que será necesario para la combustión de todo
el butano contenido en la bombona.
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DATOS: Ar(C) = 12; Ar(H) = 1; Ar(O) = 16; 1 Kcal = 4,18 kJ; ∆Hfo (C4H10) = − 1125 kJ . mol- 1;
∆Hfo [H2O (l)] = − 286 kJ . mol-1; ∆Hfo (CO2) = − 394 kJ . mol-1.
Resultado: b) 542.246,9 Kcal. ; c) V (O2) = 10.041,92 L.
(S03) BLOQUE C.CUESTIÓN 3.- El óxido de calcio, CaO, se transforma en hidróxido de calcio,
Ca(OH)2, tras reaccionar con agua. Calcula:
a) El cambio de entalpía molar, en condiciones estándar, de la reacción anterior. Indica si se trata
de una reacción exotérmica o endotérmica.
b) La cantidad de energía en forma de calor que es absorbida o cedida cuando 0,25 g de óxido de
calcio se disuelve en agua.
DATOS: Ar(H) = 1; Ar(Ca) = 40; Ar(O) = 16; ∆Hfo [CaO (s)] = − 634,3 kJ · mol-1;∆Hfo [H2O (l)] = − 285,8
kJ . mol-1; ∆Hfo [Ca(OH)2 (s)] = − 986,2 kJ . mol-1.
Resultado: a) ∆Hro =º66,1 kJ . mol-1; b) Q = 295 J.
(J04) BLOQUE A. PROBLEMA 1A.- Dadas las siguientes ecuaciones termoquímicas:
C (s) + O2 (g) → CO2 (g)
∆Ho = − 393,5 kJ . mol-1.
H2 (g) +1/2 O2 (g) → H2O(l) ∆Ho = − 285,8 kJ . mol-1.
∆Ho = − 890,0 kJ . mol-1.
CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (l)
a) Calcula la variación de entalpía en la reacción de formación del metano.
b) Calcula los litros de dióxido de carbono a 25 º C y 1 atm de presión, que se producen al quemar
100 g de metano. ¿Qué cantidad de calor se intercambia en esta reacción?
DATOS: Ar(C) = 12; Ar(H) = 1; R = 0,082 atm . L . mol-1 . K-1.
Resultado: a) ∆Hof = − 75,1 kJ . mol-1; b) V (CO2) = 152,725 L; Q = − 5.562,5 kJ.
(J04) BLOQUE A. PROBLEMA 1B.- Considera la reacción de descomposición del trióxido de azufre,
SO3 (g), en dióxido de azufre, SO2 (g), y oxígeno molecular:
a) Calcula la variación de entalpía de la reacción indicando si ésta absorbe o cede calor.
b) Si la variación de entropía de la reacción (por mol de SO3 descompuesto) vale 94,8 J . K-1 .mol-1,
predecir si la reacción es espontánea a 25 º C y 1 atm de presión.
c) Calcula la temperatura a la cual ∆Go = 0.
DATOS: ∆Hfo [SO3 (g)] = − 395,18 kJ . mol-1; ∆Hfo [SO2 (g)] = − 296,06 kJ . mol-1.
Resultado: a) ∆Hro = 99,12 kJ . mol-1; c) Teq = 1.045,57 K = 772,57 º C.
(S04) BLOQUE B. CUESTIÓN 1B.- En la siguiente tabla se indican los signos de H y de S para
cuatro procesos diferentes:
Proceso
(I)
(II)
(III)
(IV)
+
+
Signo ∆H
+
+
Signo ∆S
Razona, en cada caso, si el proceso será o no espontáneo.
(J05) BLOQUE B. PROBLEMA 3.-Dadas las reacciones:
Na (s) + ½ Cl2 (g) → Na (g) + Cl (g) ∆H = + 230 kJ . mol-1.
Na (g) + Cl (g) → Na+ (g) + Cl− (g) ∆H = + 147 kJ . mol-1.
Na (s) + 1/2 Cl2 (g) → NaCl (s) ∆H = − 411 kJ . mol-1.
a) Calcula la variación de entalpía para la reacción Na+ (d) + Cl− (g) → NaCl (s).
b) Calcula la cantidad de energía intercambiada en forma de calor al formarse 100 g de NaCl (s)
según la reacción del apartado a).
c) Calcula la entalpía de formación de NaCl expresada en kJ.mol-1 y en J.g-1.
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DATOS: Ar(Na) = 23; Ar(Cl) = 35,5.
Resultado: a) ∆Hr = − 788 kJ . mol-1; b) Q = 1.347 kJ; c) 7.025,64 J g-1.
(J05) BLOQUE B. CUESTIÓN 1B.- La variación de entalpía de la reacción:
Ag2O (s) → 2 Ag (s) + 1/2 O2 (g) es ∆Ho = 30,60 kJ. Sabiendo que la variación de entropía de esta
reacción es ∆So = 66,04 J/K, y suponiendo que ∆Ho y ∆So permanecen constante con la
temperatura, calcula:
a) La variación de energía libre de Gibbs a 25 º C, indicando si la reacción es o no espontánea.
b) La temperatura a partir de la cual la reacción es espontánea.
Resultado: a) ∆G = 10,92 kJ · mol-1; b) T = 463,36 K = 190,36 º C.
(S05) BLOQUE A. PROBLEMA 2.- Bajo ciertas condiciones el cloruro de amonio, NH4Cl (s), se
disocia completamente en amoníaco, NH3 (g), y cloruro de hidrógeno, HCl (g). Calcula:
a) La variación de entalpía de la reacción de descomposición del cloruro de amonio en condiciones
estándar, indicando si la reacción absorbe o cede energía en forma de calor.
b) ¿Qué cantidad de energía en forma de calor absorberá o cederá la descomposición de una
muestra de 87 g de NH4Cl de una pureza del 79 %?
c) Si la reacción del apartado anterior se lleva a cabo a 1000 K en un horno eléctrico de 25 L de
volumen, ¿cuál será la presión en su interior al finalizar la reacción?
DATOS: Ar(H) = 1; Ar(N) = 14; Ar(Cl) = 35,5; R = 0,082 atm . L . mol-1 . K-1; ∆Hfo [NH4Cl (s)] = − 315,4
kJ . mol-1; ∆Hfo [NH3 (g)] = − 46,3 kJ · mol-1; ∆Hfo [HCl (g)] = − 92,3 kJ .mol-1.
Resultado: a) ∆Hro = 176,5 kJ . mol-1; b) Q = 227 kJ; c) P = 8,43 atm.
(S05) BLOQUE A CUESTIÓN 1A.- Justifica mediante cálculo la afirmación de que el aumento en la
temperatura de la estratosfera está relacionado con la formación del ozono de acuerdo a la
reacción (no ajustada):
O2 (g) + O (g) → O3 (g).
DATOS: ∆Hfo [O3 (s)] = 142,3 kJ . mol-1; ∆Hfo[O (g)] = 247,3 kJ . mol-1.
(J06) BLOQUE A. PROBLEMA 1.- El trinitrotolueno (TNT), C7H5(NO2)3, es un explosivo muy potente
que presenta como ventaja frente a la nitroglicerina su mayor estabilidad en caso de impacto. La
descomposición explosiva del TNT se puede representar mediante la ecuación:
C7H5(NO2)3 (s) → 7 C (s) + 7 CO (g) + 3 N2 (g) + 5 H2O (g).
a) Calcula el calor producido al explotar 2,27 kilogramos de TNT.
b) Calcula el volumen total (en L) ocupado por los gases liberados en dicha explosión a 500 º C y
740 mm Hg.
DATOS: Ar(H) = 1; Ar(N) = 14; Ar(C) = 12; Ar(O) = 16; R = 0,082 atm . L . mol-1 . K-1; ∆Hfo [TNT (s)] =
− 364,1 kJ . mol-1; ∆Hfo [CO (g)] = − 110,3 kJ . mol-1; ∆Hfo [H2O (g)] = − 241,6 kJ . mol-1.
Resultado: a) Q = 16.160 kJ; b) V = 976,49 L.
(S06) BLOQUE A. PROBLEMA 3.- La mezcla constituida por hidracina, N2H4, y tetraóxido de
dinitrógeno, N2O4, se utiliza en la propulsión de cohetes espaciales, ya que el extraordinario
volumen gaseoso generado en la reacción, crea el impulso necesario al expeler los gases desde la
cámara del cohete. La reacción ajustada es:
3 N2H4 (l) + N2O4 (g) → 4 N2 (g) + 2 H2 (g) + 4 H2O (g).
a) Calcula la variación de entalpía estándar para la reacción anterior, indicando si la reacción
absorbe o cede energía en forma de calor.
b) ¿Qué cantidad de energía en forma de calor se absorberá o cederá cuando reaccionan 4.500 g
de hidracina con la cantidad adecuada de N2O4?
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c) Si la reacción del apartado b) se lleva a cabo a 800 º C y 740 mm Hg, ¿cuál será el volumen que
ocuparían los gases producto de la reacción?
DATOS: Ar(H) = 1; Ar(N) = 14; Ar(O) = 16; R = 0,082 atm . L . mol-1 . K-1. ∆Hfo [N2H4 (l)] = 50,63 kJ .
mol-1; ∆Hfo [N2O4 (g)] = 9,16 kJ . mol-1; ∆Hfo [H2O (g)] = - 241,82 kJ . mol-1.
Resultado: a) ∆Hro = - 1.128,33 kJ . mol-1; b) Q = - 12.693,7 Kcal; c) V = 42.358,125 L.
(J07) BLOQUE B. PROBLEMA 2B.- El propano, C3H8, es un hidrocarburo que se utiliza
habitualmente como combustible gaseoso. En un reactor de 25 L de volumen manteniendo a una
temperatura constante de 150 º C se introducen 17,6 g de propano y 72 g de oxígeno. La reacción
de combustión se inicia mediante una chispa eléctrica. Calcula:
a) La cantidad (en gramos) de vapor de agua obtenida tras finalizar la combustión.
b) La cantidad de energía en forma de calor que se libera en la combustión.
c) La presión total en el interior del reactor al finalizar la reacción.
DATOS: Ar(H) = 1; Ar(C) = 12; Ar(O) = 16; R = 0,082 atm . L · mol-1 . K-1. ∆Hf o [C3H8 (g)] = - 103,8 kJ .
mol-1; ∆Hfo [CO2 (g)] = - 393,5 kJ . mol-1; ∆Hfo [H2O (g)] = - 241,8 kJ . mol-1.
Resultado: a) 28,8 g; b) Q =– 817,56 kJ; c) P = 3,95 atm.
(S07) ..BLOQUE B. PROBLEMA 2B.-El octano, C8H18, es un hidrocarburo líquido de densidad 0,79
kg . L1 y es el componente mayoritario de la gasolina. Teniendo en cuenta las entalpías de
formación estándar que se dan al final del enunciado, calcula:
a) La entalpía molar de combustión del octano en condiciones estándar.
b) Si 1 L de octano cuesta 0,97 €, ¿cuál será el coste de combustión necesario para producir 106 J
de energía en forma de calor?
c) ¿Cuál será el volumen de octano que debe quemarse para fundir 1 kg de hielo si la entalpía de
fusión del hielo es 6,01 kJ . mol1?
DATOS: Ar(H) = 1; Ar(C) = 12; Ar(O) = 16; ∆Hfo [C8H18 (l)] = - 249,9 kJ . mol-1; ∆Hfo [CO2 (g)] = - 395,5
kJ . mol-1; ∆Hfo [H2O (l)] = - 285,8 kJ . mol-1.
Resultado: b) 0,0255 €; c) V (C8H18) = 8,78 mL.
(J08) BLOQUE B. PROBLEMA 2B.- El etanol, CH3CH2OH (l), está siendo considerado como un
posible sustituto de los combustibles fósiles tales como el octano, C8H18 (l), componente
mayoritario de la gasolina. Teniendo en cuenta que la combustión del etanol como del octano, da
lugar a CO2 (g) y H2O (l), calcula:
a) La entalpía correspondiente a la combustión de 1 mol de etanol y 1 mol de octano.
b) La cantidad de energía en forma de calor que desprenderá al quemarse 1 gramo de etanol y
compárala con la que desprende la combustión de 1 gramo de octano.
c) La cantidad de energía en forma de calor que se desprende en cada una de las reacciones de
combustión (de etanol y de octano) por cada mol de CO2 que se produce.
DATOS: ∆Hfo [CH3CH2OH (l)] = - 277,7 kJ . mol-1; ∆Hfo [C8H18 (l)] = - 250,1 kJ . mol-1; ∆Hfo [CO2 (g)] =
- 393,5 kJ . mol-1; ∆Hfo [H2O (l)] = - 285,8 kJ . mol-1; Ar (H) = 1; Ar (C) = 12;Ar(O) = 16.
Resultado: a) ∆Hor (C2H6O) = - 1366,7 kJ . mol-1; ∆Hor (C8H18) = - 5470,1 kJ . mol-1; b) (C2H6O) = 29,71 kJ; (C8H18) = - 47,98 kJ; c) (C2H6O) = - 683,35 kJ; (C8H18) = - 683,76 kJ.
(S08) BLOQUE B. PROBLEMA 2 B.-En la combustión de 9,2 g de etanol, C2H6O (l), a 25 ºC se
desprenden 274,1 kJ, mientras que en la combustión de 8,8 g de etanal C2H4O (l), a 25 ºC se
desprenden 234,5 kJ. En estos procesos de combustión se forman CO2 (g) y H2O (l) como
productos.
a) Escribe las ecuaciones ajustadas correspondientes a la combustión del etanol y etanal.
b) Calcula el calor desprendido en la combustión de 1 mol de etanol y de 1 mol de etanal.
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c) Mediante la reacción con oxígeno (g) el etanol (l) se transforma en etanal (l) y agua (l).
Calcula ∆Ho para la transformación de 1 mol de etanol (l) en etanal (l).
DATOS: Ar (H) = 1; Ar (C) = 12 Ar (O) = 16.
Resultado: b) ∆Hco = -1.370,5 kJ . mol-1; ∆Hco = -1.172,5 kJ . mol-1; c) ∆Hro = - 198 kJ . mol-1.
(J09) BLOQUE A.PROBLEMA 2A.- En 1.947 un barco cargado de fertilizante a base de nitrato
amónico, NH4NO3, estalló en Texas City (Texas USA) al provocarse un incendio. La reacción de
descomposición explosiva del nitrato amónico se puede escribir según la ecuación:
2 NH4NO3 (s) → 2 N2 (g) + O2 (g) + 4 H2O (g).Calcula:
a) El volumen total en litros de los gases formados por la descomposición de 1.000 Kg de nitrato
amónico a la temperatura de 819 ºC y 740 mm Hg.
b) La cantidad de energía en forma de calor que se desprende en la descomposición de 1.000 Kg
de nitrato amónico.
DATOS: Ar (O) = 16; Ar (N) = 14; Ar (H) = 1; R =0,082 atm . L .·mol-1 . K-1; ΔHo f [NH4NO3 (s)] = –
366,6 kJ . mol–1; ΔHof [H2O (g)] = – 241,82 kJ . mol–1
Resultado: a) V = 4.023.429,73 L; b) Q = – 1.463.125 kJ.
(S09) BLOQUE B PROBLEMA 2 B.- La gasolina es una mezcla compleja de hidrocarburos que a
efectos prácticos se considera que está constituida por octano, C8H18 (l). La combustión de un
hidrocarburo produce agua y dióxido de carbono. Se quema completamente 60 L de octano.
Calcula:
a) El volumen de aire (en m3), que se necesitará, medido a 765 mm Hg y 25 ºC, para llevar a cabo
esta combustión.
b) La masa de agua, en kg, producida en dicha combustión.
c) El calor que se desprende.
DATOS: Aire (21 % O2 en volumen); d (C8H18) = 0,8 g . mL–1; ΔHof(CO2) = –393,5 kJ . mol–1; ΔHof[H2O
(l)] = –285,8 kJ . mol–1; ΔHof[C8H18(l)] = –249,8 kJ . mol–1; Ar(H) = 1; Ar(O) = 16; Ar(C) = 12; R = 0,082
atm . L . mol–1 . K–1.
Resultado: a) V = 608,43 m3; b) 68,21 Kg H2O; c) 2.303.311,92 kJ = 552.794,86 Kcal.
(J10) BLOQUE A.PROBLEMA 1.- La reacción de la hidracina, N2H4, con el peróxido de hidrógeno,
H2O2, se usa en la propulsión de cohetes. La reacción ajustada que tiene lugar es:
N2H4 (l) + 2 H2O2 (l) → N2 (g) + 4 H2O (g) ΔHro= - 642,2 kJ.
a) Calcula la entalpía de formación estándar de la hidracina.
b) Calcula el volumen total, en litros, de los gases formados al reaccionar 320 g de hidracina con la
cantidad adecuada de peróxido de hidrógeno a 600 ºC y 650 mm Hg.
DATOS: ΔHof [H2O2 (l)] = - 187,8 kJ . mol–1; ΔH0f [H2O (g)] = - 241,8 kJ . mol–1; Ar(H) = 1; Ar(O) = 16;
Ar(N) = 14; R = 0,082 atm . L . mol–1 . K–1; 1 atm = 760 mm Hg.
Resultado: a) ΔHof N2H4 (l) = 50,6 kJ . mol–1; b) V = 4.185 L.
(S10) BLOQUE B.PROBLEMA 1.- Las mezclas de termita se utilizan en algunas soldaduras debido al
carácter fuertemente exotérmico de la siguiente reacción no ajustada: Fe2O3 (s) + Al (s) → Al2O3 (s)
+ Fe (s).
a) Ajusta la reacción anterior y calcula la cantidad de energía en forma de calor que se libera al
reaccionar 2 g de Fe2O3 con la cantidad adecuada de Al.
b) ¿Qué cantidad de Al, en gramos, será necesaria que reaccione con la cantidad adecuada de
Fe2O3 para que se liberen 106 J de energía en forma de calor?
DATOS: Ar (Al) = 27; Ar (O) = 16; Ar (Fe) = 55,8; ∆H°f [Fe2O3 (s)] = – 824 kJ . mol–1; ∆Hf°[Al2O3 (s)] = –
1676 kJ . mol–1.
Resultado: a) – 10,65 kJ; b) 39,91 g Al.
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(J11) OPCIÓN A. CUESTIÓN 3.- Contesta razonadamente y justifica la respuesta:
a) ¿Cuál de los siguientes procesos es siempre espontáneo y cual no lo será nunca?
Proceso
ΔH
ΔS
1
ΔH < 0
ΔS > 0
2
ΔH > 0
ΔS < 0
3
ΔH < 0
ΔS < 0
4
ΔH > 0
ΔS > 0
b) ¿Por encima de qué temperatura será espontánea una reacción ΔH = 98 kJ y ΔS = 125 J·K–1?
(S11) OPCIÓN A. PROBLEMA 1.-En una fábrica de cemento se requiere aportar al horno 3.300 kJ
por cada Kg de cemento producido. La energía se obtiene por combustión del gas metano, CH4,
con oxígeno del aire de acuerdo con la reacción no ajustada: CH4 (g) + 2 O2 (g) →CO2 (g) + 2 H2O (l).
Calcula:
a) La cantidad de gas metano consumido, en Kg, para obtener 1.000 Kg de cemento.
b) La cantidad de aire, en metros cúbicos, medido a 1 atmósfera de presión y 25 ºC necesarios
para la combustión completa del metano del apartado anterior.
DATOS: Ar (C) = 12; Ar (H) = 1; Ar (O) = 16; R = 0,082 atm . L . mol–1 . K–1; aire = 21 % O2; ΔHof[CH4
(g)] = – 74,8 kJ . mol–1; ΔHof [CO2 (g)] = – 393,5 kJ . mol–1; ΔHof [H2O (l)] = – 285,8 kJ .·mol–1.
Resultado: a) 59,36 Kg de CH4; b) 906, 6 m3 de aire.
(J12) OPCIÓN A. PROBLEMA 2.- El proceso de fotosíntesis se puede representar por la ecuación
química siguiente: 6 CO2 (g) + 6 H2O (l) →C6H12O6 (s) + 6 O2 (g) ΔHo = 3.402,8 kJ. Calcula:
a) La entalpía de formación estándar de la glucosa, C6H12O6.
b) La energía necesaria para la formación de 500 g de glucosa mediante fotosíntesis.
DATOS: Ar (C) = 12; Ar (H) = 1; Ar (O) = 16; ΔHof(CO2 g) = – 393,5 kJ .· mol–1; ΔHof(H2O l) = – 285,8 kJ
. mol–1.
Resultado: a) Hof(C6H12O6)= 673 kJ . mol-1; b) Q = 9.452,2 kJ.
(S12) OPCIÓN BPROBLEMA 2.-La combustión de mezclas hidrógeno-oxígeno se utiliza en algunas
operaciones industriales cuando es necesario alcanzar altas temperaturas. Teniendo en cuenta la
reacción de combustión del hidrógeno en condiciones estándar, H2 (g) + 1/2 O2 (g) →H2O (l) ∆Hº1
= – 285,8 kJ y la reacción de condensación del vapor de agua en condiciones estándar, H2O (g)
→H2O (l) ∆Hº2 = – 44,0 kJ. Calcula:
a) La entalpía de combustión del hidrógeno cuando da lugar a la formación de vapor de agua:
H2 (g) + 1/2 O2 (g) →H2O (g), ∆Hºc
b) La cantidad de energía en forma de calor que se desprenderá al quemar 9 g de hidrógeno, H2(g),
y 9 g de oxígeno, O2 (g), si el producto de la reacción es vapor de agua.
DATOS.- Masas atómicas: H = 1; O = 16.
Resultado: a) ∆Hºc = – 241,8 kJ; b) Q = – 135,41 kJ.
(J13) OPCIÓN A. PROBLEMA 1.- La descomposición de la piedra caliza, CaCO3 (s), en cal viva, CaO
(s), y CO2 (g), se realiza en un horno de gas.
a) Escribe la reacción ajustada de la descomposición de la caliza y calcula la energía, en forma de
calor, necesaria para obtener 1.000 kg de cal viva, CaO (s), por descomposición de la cantidad
adecuada de CaCO3 (s). b) Si el calor proporcionado al horno en el apartado anterior proviene de la
combustión del butano, C4H10 (g), ¿qué cantidad de butano (en kg) será necesario quemar para la
obtención de los 1.000 kg de cal viva, CaO (s).
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DATOS: Ar (H) = 1; Ar (C) = 12; Ar (O) = 16; Ar (Ca) = 40; ∆Hof [CaCO3 (s)] = – 1.207 kJ . mol–1; ∆Hof
[CaO (s)] = – 635 kJ . mol–1; ∆Hof [CO2 (g)] = – 393,5 kJ . mol–1; ∆Hof [C4H10 (g)] = – 125,6 kJ · mol–1;
∆Hof [H2O (l)] = – 285,8 kJ . mol–1.
Resultado: a) Q = 3187499 kJ; b) 64,25 kg.
(J13) OPCIÓN B. CUESTIÓN 2.- Para cierta reacción química ∆Ho = 10,2 kJ y ∆So = 45,8 J . K–1.
Indica, razonadamente, si son verdaderas o falsas cada una de las siguientes afirmaciones:
a) Se trata de una reacción espontánea porque aumenta la entropía.
b) Se trata de una reacción que libera energía en forma de calor.
c) Es una reacción en que los productos están más ordenados que los reactivos.
d) A 25 ºC la reacción no es espontánea.
(JULIOL13) OPCIÓN A. PROBLEMA 2
Donades les entalpies estàndard de combustió de l’hexà líquid, C6H14(l), C(sòlid) i H2(g), calcule:
a) L’entalpia de formació de l’hexà líquid, C6H14(l), a 25ºC. (1 punt)
b) El nombre de mols de H2(g) consumits en la formació de certa quantitat de C6H14(l), si en la
citada reacció s’han alliberat 30 kJ. (1 punt)
DADES.- Entalpies de combustió estàndard, ΔHºcombustió(kJ·mol-1): C6H14(l) = - 4192,0 ; C(sòlid) = 393,1 ; H2(g)= -285,8
Nota: considere que en els processos de combustió on es forme aigua, aquesta es troba en estat
líquid.
Resposta: a) -167,2 kJ.mol-1; b) 1,246 mol
(J14) OPCIÓ B PROBLEMA 2
El sulfur de zinc reacciona amb l’oxigen segons: 2 ZnS(s) + 3 O2(g) → 2 ZnO(s) + 2 SO2(g).
a) Calcule la variació d’entalpia estàndard de la reacció anterior (1 punt).
b) Calcule la quantitat d’energia en forma de calor que s’absorbeix o s’allibera quan 17 g de sulfur
de zinc reaccionen amb la quantitat adequada d’oxigen a pressió constant d’1 atmosfera. (1 punt).
DADES.- Masses atòmiques relatives: O = 16; S = 32; Zn = 65,4
Entalpies de formació estàndard, ∆Hof (kJ.mol-1): ZnS = -184,1; ZnO = -349,3 ; SO2 = -70,9
Resposta: a) - 472,2 kJ; b) - 41,21 kJ
(JUL14) OPCIÓ B PROBLEMA 2.
La variació d’entalpia, en condicions estàndard, per a la reacció de combustió d’1 mol d’etè, C2H4
(g), és ∆Ho = - 1411 kJ, i per a la combustió d’1 mol d’etanol, C2H5OH (l) és ∆Ho = -764 kJ, i en
ambdós casos es forma aigua líquida, H2O (l).
(1 punt cada apartat)
a) Tenint en compte la llei de Hess, calcule l’entalpia en condicions estàndard de la reacció
següent i indique si la reacció és exotèrmica o endotèrmica.
C2H4 (g) + H2O (l) → C2H5OH (l)
b) Calcule la quantitat d’energia, en forma de calor, que és absorbida o cedida en sintetitzar
75 g de’etanol, segons la reacció anterior, a partir de les quantitats adequades d’etè i
aigua.
DADES.- Masses atòmiques relatives: H = 1; C = 12; O = 16.
Resposta: a) - 647 kJ/mol; b) - 1055 kJ
(J15) OPCIÓ A PROBLEMA 2
Al gener de 2015 es va produir un greu accident a l’estavellar-se un caça F-16 contra altres
aeronaus. Aquestes avions de combat utilitzen hidrazina, N2H4, com a combustible per a una
turbina auxiliar d’emergència que reacciona amb dioxigen segons la reacció:
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N2H4(l) + O2(g) → N2(g) + 2 H2O(g)
a) Calculeu el volum total dels gasos produïts, mesurat a 650ºC i 700 mmHg, quan es cremen
completament 640 g d’hidrazina. (1 punt)
b) Calculeu l’energia alliberada en el procés de combustió de 640 g d’hidrazina. (1 punt)
Dades.- Masses atòmiques relatives: H(1); N(14); O(16). R = 0,082 atm.L.K-1.mol-1. 1 atm = 760
mmHg. Entalpies de formació estàndard, ∆Hof(kJ.mol-1): H2O(g): -241,8; N2H4(l): 95,4
Resposta: 4930 L; - 7764 kJ
(J15) OPCIÓ A QÜESTIÓ 3
Responeu, justificadament breument la resposta a les qüestions següents: (0,5 punts cada
subapartat)
a) Per a una reacció espontània amb S positiu, el valor de ∆H, serà necessàriament negatiu?
b) Què ha de complir-se perquè una reacció endotèrmica siga espontània?
c) Quin efecte té sobre ∆H d’una reacció l’addició d’un catalitzador?
d) Quin efecte té sobre l’espontaneïtat d’una reacció química amb valors de ∆H > 0 i ∆S > 0 un
augment de la temperatura?
(JUL15) OPCIÓ A QÜESTIÓ 3.
Considereu la reacció de descomposició del clorur amònic, NH4Cl, en clorur d’hidrogen HCl i
amoníac , NH3: NH4Cl(s) → HCl(g) + NH3(g) ∆Ho= + 176,0 kJ.mol-1
Discutiu raonadament si les següents afirmacions són vertaderes o falses: (0,5 punts cada apartat)
a) Com ∆Ho és positiu, la reacció de descomposició del NH4Cl és espontània a qualsevol
temperatura.
b) La síntesi de NH4Cl a partir de’HCl i NH3 allibera energia en forma de calor.
c) La reacció de descomposició del NH4Cl té un canvi d’entropia , ∆So, negatiu.
d) És previsible que la descomposició del NH4Cl siga espontània a temperatures elevades.
(JUL15) OPCIÓ B PROBLEMA 2
Tant el metanol (CH3OH) com l’etanol (C2H5OH) han estat proposats com a alternativa a altres
combustibles d’origen fòssil. A partir de les entalpies de formació estàndard que es donen al final
de l’enunciat, calculeu:
a) Les entalpies molars estàndard de combustió del metanol i del etanol. (1 punt)
b) La quantitat (en grams) que produiria la combustió de cada alcohol per a generar 1.106 kJ
d’energia en forma de calor. (1 punt).
Dades.- Masses atòmiques relatives: H(1); C(12); O(16)
∆Hfo(kJ.mol-1): CH3OH(l) : -238,7; C2H5OH(l): -277,7; CO2(g): -393,5; H2O(l) : -285,5
Resposta: a) -725,9 kJ/mol; - 1365,8 kJ/mol; b) mCH3OH =44,1g; mC2H5OH = 33,7 g.
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