universidad de puerto rico en humacao departamento de química

UNIVERSIDAD DE PUERTO RICO EN HUMACAO
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
(www.uprh.edu/~quimgen)
Revisado: octubre / 06
QUIM 3001 - Asignación # 10
1)
PROBLEMAS DE CALORIMETRÍA
Calcule la temperatura final resultante cuando:
a)
una muestra de agua de 12.6 g a 22.9/C absorbe 875 J de calor
b)
una muestra de platino de 1.59 kg a 78.2/C cede 1.05 kcal en forma de calor (calor específico de
Pt = 0.0320 cal g!1 C!1 )
Resp: Tf = 57.6 °C
Resp: Tf =39.5 °C
2)
Se sumerge una muestra de 1.00 kg de magnesio que está a 40.0°C en 1.00 L de agua que está en un
recipiente aislado a una temperatura constante de 20.0°C. ¿Cuál será la temperatura final de la mezcla
Mg - H2 O? (Calor específico del Mg = 1.024 J g!1 °C)
Resp: Tf = 24.0 °C
3)
El calor de neutralización de HCl(ac) y NaOH(ac) es -55.84 kJ/mol H2 O obtenido. Si se añaden 50.00 mL
de NaOH 1.05 M a 25.00 mL de HCl 1.86 M, estando ambas disoluciones inicialmente a 24.72°C,
¿cuál será la temperatura final? (Suponga que no hay pérdidas de calor hacia el aire circundante y que
la disolución obtenida en la reacción de neutralización tiene una densidad de 1.02 g/mL y un calor
específico de 3.98 J g!1 °C!1 )
Resp: Tf =33.26 °C
4)
En los calorímetros de bomba existe la alternativa de establecer la capacidad calorífica del
calorímetro, excluyendo el agua que contiene. Se calculan separadamente el calor absorbido por el
agua y por el resto del calorímetro y después se suman los calores.
Un calorímetro de bomba contiene 983.5 g de agua se calibra mediante la combustión de 1.354 g de
antraceno. La temperatura del calorímetro se eleva de 24.87 a 35.63°C. Cuando se queman en la
misma bomba, pero conteniendo 968.6 g de agua 1.053 g de ácido cítrico, la temperatura aumenta de
25.01 a 27.19°C. El calor de combustión del antraceno, C14 H10(s) es -7067 kJ/mol C14 H10 . ¿Cuál es el
calor de combustión del ácido cítrico, C6 H6 O7 , expresado en kilojulios por mol?
Resp: R= -1.96 X 103 KJ/mol
5.
Cuando 0.235 g de una muestra de ácido benzoico, C6 H5 COOH, se quema completamente en un
calorímetro de bomba, la temperatura sube de 25.00 /C a 26.642 /C. Cuando una muestra que pesó
0.265 g de cafeina, C8 H10 O2 N4 se quemó en el mismo calorímetro, la temperatura subió por 1.525 /C.
El calor de combustión del ácido benzoico es 26.38 kJ/g.
a)
b)
c)
Calcule la capacidad calorífica del calorímetro
Resp: 3.775 KJ/°C
Calcule el calor de combustión de la cafeína, en kJ/g y en kJ/mol
Resp: -21.72 KJ/g
-4,121 KJ/mol
Calcule DU para la reacción: Resp: DU = qreac
2 C8 H10 O2 N4(s)
+
19 O2(g)
à 16 CO2(g)
+ 10 H2 O(g) + 4 N2(g)
Asig. # 10
6.
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El ácido nítrico, HNO3(ac) reacciona con el hidróxido de potasio, KOH :
HNO3(ac)
+
KOH(ac)
à KNO3(ac) + H2 O(l)
Un estudiante colocó 55.0 mL de HNO3 1.3 M en un calorímetro de taza de café, vio que la
temperatura era 23.5 /C y le añadió 55.0 mL de KOH 1.3 M, que también estaban a 23.5/C. Agitó la
mezcla con el termómetro y vio que la temperatura subió a 31.8 /C. Asuma para contestar las
siguientes preguntas que la densidad y el calor específico de todas las soluciones son iguales a las del
agua.
a)
b)
c)
7.
Calcule el calor de la reacción en julios.
Resp: -3,816.3 J
Calcule el calor de la reacción, por mol de ácido. Resp: -53.375 KJ/mol
Calcule el DH de la reacción de neutralización balanceada. Resp: : qp = DH,
DH= -53.375 KJ/mol
Una solución diluída de ácido clorhídrico (HCl) con una masa de 610.29 g y que contiene 0.33183
mol de HCl se neutralizó exactamente por el hidróxido de sodio en 615.31 g de una solución
igualmente diluída. La temperatura aumentó de 16.784 a 20.610 °C. El calor específico de la solución
de HCl era de 4.031 J/(g °C) y el de la solución de NaOH era 4.046 J/(g °C). La capacidad calorífica
del calorímetro era 77.99 J/°C.
Utilice la información anterior para calcular el DH de la siguiente reacción:
HCl(ac)
+ NaOH(ac)
à
NaCl(ac) +
H2O
Asuma que las soluciones originales hacen contribuciones independientes a la capacidad calorífica
total del sistema al mezclarlas.
¿Cuál es el calor de neutralización por mol de Hcl?
DH= -57,969 KJ/mol
8.
El calor de combustión de la glucosa, C6 H12 O6 , es 15.57 kJ/g. Una muestra de 2.500 g de glucosa se
quema en un calorímetro de bomba. La temperatura del calorímetro aumentó de 20.55 a 23.25 C.
a)
b)
¿Cuál es la capacidad calorífica total del calorímetro?
Resp: 14,416.67 J/°C
Si el calorímetro contenía 2.700 kg de agua ¿cuál es la capacidad calorífica del calorímetro
seco?
Resp: 3,130.67 J/°C
c)
¿Cuál hubiese sido el cambio en temperatura que uno hubiese esperado ocurriese si la misma
cantidad de glucosa se hubiese quemado en este mismo calorímetro pero con 2.000 kg de agua
dentro?
Resp: T = 3.39 °C