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- 1. QUÍMICA 2º Bachillerato Ejercicios: Termoquímica 1(8) Autor: Manuel Díaz Escalera (http://www.fqdiazescalera.com) Colegio Sagrado Corazón, Sevilla (España) Ejercicio nº 1 Calcula la variación de la energía interna de un gas que absorbe 37 J de calor y sobre el que se realiza un trabajo de 25 J. Ejercicio nº 2 Calcula el calor que intercambia un sistema con el entorno cuando dicho sistema realiza un trabajo de 213 J y su energía interna aumenta 79 J. Ejercicio nº 3 Un gas absorbe 235 J de calor y su energía interna aumenta en 2255 J. Calcula el trabajo. Ejercicio nº 4 Dada la reacción: 2Ag2O(s) 4Ag(s) + O2(g) Calcula el calor desprendido o absorbido cuando se descomponen 45 g de óxido de plata a 25 ºC. Dato: ∆Hºf Ag2O(s) = - 30´6 KJ/mol Ejercicio nº 5 Calcula el calor de combustión de 250 g de propano teniendo en cuenta los siguientes datos: ∆Hºf C3H8(g) = - 103´8; ∆Hºf CO2(g) = -393´13; ∆Hºf H2O(l) = - 285´8 KJ/mol Ejercicio nº 6 Calcula el calor de combustión de 1 kg de butano con los siguientes datos: ∆Hºf C4H10(g) = - 124´7; ∆Hºf CO2(g) = -393´13; ∆Hºf H2O(l) = - 285´8 KJ/mol Ejercicio nº 7 Dada la reacción: ½ N2(g) + 3/2 H2(g) NH3(g) Calcula el calor desprendido o absorbido cuando se forman 15 g de amoniaco a 25 ºC. Dato: ∆Hºf NH3(g) = - 46´2 KJ Ejercicio nº 8 Calcula la entalpía de formación del agua (gas) a partir de los siguientes datos: E(H-H) = 436, E(O=O) = 494, E(H-O) = 460 KJ/mol Ejercicio nº 9 Calcula el calor de reacción en el siguiente proceso: CH 4 (g) + 4 CuO (s) → CO 2 (g) + 2 H 2 O (l) + 4 Cu (s) teniendo en cuenta los siguientes datos: ∆Hºf CH4 (g) = - 74´9; ∆Hºf CO2 (g) = -393´13; ∆Hºf H2O (l) = - 285´8; ∆Hºf CuO = - 155 KJ/mol Ejercicio nº 10 Para el proceso: H2 (g) + ½ O2 (g) H2O(l) la variación de energía interna a una temperatura de 25 º C y una presión de 1 atm es de – 282 KJ. Determina ∆H a esa temperatura y presión. Dato: R = 8´31 J/molK
- 2. QUÍMICA 2º Bachillerato Ejercicios: Termoquímica 2(8) Autor: Manuel Díaz Escalera (http://www.fqdiazescalera.com) Colegio Sagrado Corazón, Sevilla (España) Ejercicio nº 11 La reacción de descomposición del óxido de cobre (II), sólido, origina cobre metal y oxígeno molecular. La entalpía estándar del proceso es de 155,2 kJ por cada mol de óxido de cobre (II), a 25 ºC. Calcula el calor absorbido o cedido cuando se forman 50 g de óxido de cobre (II), a partir de los elementos en estado estándar, a 25 ºC. Ejercicio nº 12 Dados los calores de combustión del eteno (-1409 KJ/mol), carbono (-393´5 KJ/mol) e hidrógeno (-285´8 KJ/mol), calcula el calor de formación del eteno. Ejercicio nº 13 Calcula el calor latente de vaporización del agua a 25 ºC, teniendo en cuenta los siguientes datos: ∆Hºf H2O (l) = - 286 y ∆Hºf H2O (v) = -242 KJ/mol Ejercicio nº 14 Halla el calor de formación del monóxido de nitrógeno a partir de las ecuaciones termodinámicas siguientes: N2(g) + 2O2(g) 2 NO2(g) ; ∆H = 67´78 KJ 2 NO(g) + O2(g) 2 NO2(g) ; ∆H = - 112´92 KJ Ejercicio nº 15 Calcula el calor de formación del óxido de cinc con los siguientes datos: (a) H SO + Zn → ZnSO + H + 334,8 kJ 2 4 4 2 (b) O (g) + 2 H (g) → 2 H O (l) + 570,98 kJ 2 2 2 (c) H SO + ZnO → ZnSO + H O + 211,17 kJ 2 4 4 2 Ejercicio nº 16 Calcula el calor de formación del metano teniendo en cuenta los siguientes datos: ∆H CH (g) = −890 kJ mol combustión 4 ∆H CO (g) = −393,5 kJ mol formación 2 ∆H H O (l) = −285,8 kJ mol formación 2 Ejercicio nº 17 Calcula el calor de formación a presión constante del ácido acético, si se conocen los siguientes calores de combustión: ∆HºC C(s) = -393´5; ∆HºC H2(g) = - 285´8; ∆HºC CH3COOH(l) = - 870´7 KJ/mol
- 3. QUÍMICA 2º Bachillerato Ejercicios: Termoquímica 3(8) Autor: Manuel Díaz Escalera (http://www.fqdiazescalera.com) Colegio Sagrado Corazón, Sevilla (España) Ejercicio nº 18 La entalpía normal de reacción del proceso: C2H2(g) + 2H2(g) C2H6(g) es – 311´3 KJ. Determina la entalpía normal de formación del C2H6 si ∆Hºf C2H2(g) = 224´8 KJ/mol Ejercicio nº 19 Determina la variación de entalpía y de energía interna, en condiciones estándar, para la combustión del amoniaco: 4 NH3(g) + 5 O2(g) 4 NO(g) + 6 H2O(l) Datos: ∆Hºf NH3(g) = - 46´1 ; ∆Hºf NO(g) = 90´2 ; ∆Hºf H2O(l) = - 285´8 KJ/mol R = 8´31 J/molK Ejercicio nº 20 Determina la entalpía normal de formación del metano con los siguientes datos: ∆Hºsublimación C = 716´7 ; E (H-H) = 436´4 ; E(C-H) = 415´3 KJ/mol Ejercicio nº 21 Determina la entalpía normal de la reacción: CH4(g) + Cl2(g) CH3Cl(g) + HCl(g) Datos: E(C-H) = 415´3; E(Cl-Cl) = 243´8; E(C-Cl) = 327´8 ; E(H-Cl) = 432´4 KJ/mol Ejercicio nº 22 Determina la cantidad de propano que se necesita quemar para calentar 2 litros de agua desde temperatura ambiente (25 ºC) hasta ebullición, supuesto un rendimiento del proceso del 80 %. Las entalpías normales de formación del propano, dióxido de carbono y agua líquida son respectivamente, - 104´7 , -393´5 y –285´8 KJ/mol. Dato: Ce (agua)= 4´18 KJ/KgK Ejercicio nº 23 Sabiendo que la entalpía normal de formación del bromuro de hidrógeno es de –36´4 KJ/mol y que las entalpías de los enlaces H-H y Br-Br son de 436´4 y 192´5 KJ/mol, respectivamente, determina la entalpía del enlace H-Br. Ejercicio nº 24 Calcula la energía desprendida al quemar una bombona de butano de 12 Kg. Datos: ∆Hºf C4H10 = - 124´8; ∆Hºf CO2 = - 393´5; ∆Hºf H2O = - 285´6 KJ/mol Ejercicio nº 25 Calcula la energía desprendida al quemar 2 m3 de metano medidos a 25 ºC y 1 atm. Datos: ∆Hºf CH4 = - 75´0; ∆Hºf CO2 = - 393´5; ∆Hºf H2O = - 285´6 KJ/mol Ejercicio nº 26 Si tomas 45 gramos de glucosa disuelta en agua, ¿qué energía aporta esa glucosa a tu organismo? Dato: ∆Hºcombustión C6H12O6 = 2816 KJ
- 4. QUÍMICA 2º Bachillerato Ejercicios: Termoquímica 4(8) Autor: Manuel Díaz Escalera (http://www.fqdiazescalera.com) Colegio Sagrado Corazón, Sevilla (España) Ejercicio nº 27 Calcula la variación de entropía en el proceso de formación del agua líquida, a partir del hidrógeno y oxígeno gaseosos. Datos: Sº H2O(l) = 69´80; Sº H2(g) = 130´70; Sº O2(g) = 204´82 J/molK Ejercicio nº 28 Determina la variación de entropía para la combustión del etanol. Datos: Sº C2H5OH(l) = 160´51; Sº H2O(l) = 69´80; Sº O2(g) = 204´82 J/molK Sº CO2(g) = 213´8 J/molK Ejercicio nº 29 Dada la siguiente reacción: C2H5OH(l) + O2(g) CH3COOH(l) + H2O(l) a) Indica si es exotérmica o endotérmica, y si produce aumento o disminución de entropía. b) Calcula la variación de energía libre de Gibbs en condiciones estándar e indica si la reacción será espontánea y si la temperatura puede influir en la espontaneidad. Datos: C2H5OH(l) CH3COOH(l) H2O(l) O2(g) ∆Hºf (KJ/mol) - 227´6 - 487 - 285´8 Sºf (J/molK) 160´7 159´8 70 205 Ejercicio nº 30 Calcula las variaciones estándar de entalpía y de energía libre de Gibbs para la reacción de obtención de etano por hidrogenación de eteno. Razona si, en condiciones estándar, el sentido espontáneo será el de formación de etano. Datos: o ∆H C H (g) = 51,9 kJ mol f 2 4 o ∆H C H (g) = −84,5 kJ mol f 2 6 S C H (g) = 219,5 J (mol·K) o f 2 4 S C H (g) = 229,5 J (mol·K) o f 2 6 S H (g) = 130,6 J (mol·K) o f 2 Ejercicio nº 31 Calcula la variación de energía libre de Gibbs en la siguiente reacción: N 2 (g) + H 2 (g) → NH3 (g) Datos:
- 5. QUÍMICA 2º Bachillerato Ejercicios: Termoquímica 5(8) Autor: Manuel Díaz Escalera (http://www.fqdiazescalera.com) Colegio Sagrado Corazón, Sevilla (España) o ∆H NH (g) = −45,98 kJ mol f 3 o ( S N (g) = 191 J mol·K f 2 ) o S NH (g) = 192 J mol·K f 3 ( ) o ( S H (g) = 131 J mol·K f 2 ) Ejercicio nº 32 Para la siguiente reacción de sustancias gaseosas: A(g) + B(g) AB(g), se conoce que su ∆H = - 81 KJ y ∆S = - 180 J/K. Calcula en qué intervalo de temperatura se puede trabajar para que la reacción sea espontánea. ¿Qué significan los signos negativos ∆H y ∆G? Ejercicio nº 33 Para una reacción se determina que ∆H = 98 kJ y ∆S =125 J/K ¿Por encima de qué temperatura será espontánea? Justifica la respuesta. Ejercicio nº 34 Calcula la variación de energía libre de Gibbs en la reacción: C3 H8 (g) + O2 (g) → CO2 (g) + H 2 O (l) utilizando los datos siguientes: o ∆G C H (g) = −23,5 kJ mol f 3 8 o ∆G CO (g) = −395 kJ mol f 2 o ∆G H O (l) = −237 kJ mol f 2 Ejercicio nº 35 Estudia la espontaneidad de los siguientes procesos: a) N2O(g) N2(g) + ½ O2(g) , ∆HR < 0 b) C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) , ∆HR > 0 Ejercicio nº 36 Dada la siguiente ecuación termoquímica: 2 H2(g) + O2 (g) 2 H2O(g) , ∆HºR = - 483´6 KJ Señala, de forma razonada, cuáles de las siguientes afirmaciones son correctas y cuáles falsas: a) Al formase 18 gramos de agua en condiciones estándar se desprenden 483´6 KJ. b) Dado que ∆HºR<<0, la formación del agua en condiciones estándar en un proceso espontáneo. c) ∆SºR < 0 Ejercicio nº 37 Una reacción química tiene los siguientes valores para las variaciones de su entalpía y
- 6. QUÍMICA 2º Bachillerato Ejercicios: Termoquímica 6(8) Autor: Manuel Díaz Escalera (http://www.fqdiazescalera.com) Colegio Sagrado Corazón, Sevilla (España) de su entropía: ∆Hº = 93 KJ; ∆Sº = 0´275 KJ/K. Indica razonadamente si la reacción será espontánea a las siguientes temperaturas: a) 50 º C y b) 500 º C Ejercicio nº 38 La combustión del ácido benzoico C6H5 – COOH (s), para dar CO2 (g) y H2O (l) tiene lugar con una variación de energía ∆U = - 720´2 Kcal/mol. Calcula la variación de entalpía de la reacción. RESPUESTAS Solución nº 1 62 J Solución nº 2 292 J Solución nº 3 2020 J Solución nº 4 5´94 KJ Solución nº 5 - 12606´8 KJ Solución nº 6 - 49600 KJ Solución nº 7 40´76 KJ Solución nº 8 - 237 KJ Solución nº 9 - 269´83 KJ Solución nº 10 - 285714´6 J Solución nº 11 97´6 KJ Solución nº 12 50´4 KJ
- 7. QUÍMICA 2º Bachillerato Ejercicios: Termoquímica 7(8) Autor: Manuel Díaz Escalera (http://www.fqdiazescalera.com) Colegio Sagrado Corazón, Sevilla (España) Solución nº 13 44 KJ/mol Solución nº 14 90´35 KJ Solución nº 15 - 409´12 KJ Solución nº 16 - 75´1 KJ Solución nº 17 - 487´9 KJ Solución nº 18 - 86´5 KJ/mol Solución nº 19 ∆Hº = - 1169´6 KJ y ∆U = -1157´2 KJ Solución nº 20 - 71´7 KJ/mol Solución nº 21 - 101 KJ/mol Solución nº 22 15´54 gramos Solución nº 23 350´9 KJ/mol Solución nº 24 595201 KJ Solución nº 25 72810 KJ Solución nº 26 704 KJ Solución nº 27 - 163´3 J/K Solución nº 28 - 137´9 J/K
- 8. QUÍMICA 2º Bachillerato Ejercicios: Termoquímica 8(8) Autor: Manuel Díaz Escalera (http://www.fqdiazescalera.com) Colegio Sagrado Corazón, Sevilla (España) Solución nº 29 a) La reacción es exotérmica y produce una disminución de entropía. b) ∆Gº = - 504701´8 J/mol; Reacción espontánea en estas condiciones. Este carácter espontáneo depende de la temperatura. Solución nº 30 ∆Hº = - 136´4 KJ/mol; ∆Gº = 100461´2 J/mol; Reacción espontánea Solución nº 31 - 32´36 KJ Solución nº 32 T < 450 K; ∆Hº < 0 exotérmica; ∆Gº < 0 espontánea Solución nº 33 T > 784 K Solución nº 34 - 2109´5 KJ/mol Solución nº 35 a) Espontánea; b) la espontaneidad depende de la temperatura. Solución nº 36 a) Falso; b) Falso; c) Verdadero Solución nº 37 a) No es espontánea (∆Gº = 4´175 KJ); b) Sí es espontánea (∆Gº = - 119,6 KJ) Solución nº 38 ∆H = - 770´5 Kcal/mol