Ejercicios con solucion
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1. El documento presenta varios cálculos de entalpía de reacción y formación para diferentes procesos químicos como la hidrogenación del acetileno, la combustión del metano y la formación del amoniaco. 2. Se calculan también las entalpías de combustión de compuestos como el etanol y la gasolina, así como las entalpías y entropías asociadas. 3. Por último, se incluyen cálculos adicionales sobre la temperatura de equilibrio y cantidades necesarias de reactivos para procesos
Ejercicios con solucion
- 1. 1.-Calcule la variación de entalpía de reacción estándar de hidrogenación del acetileno (C2H2) para formar etano: a) A partir de las energías medias de enlace: (C-H)=414 kJ/mol; (H-H)=436 kJ/mol; (C– C)=347 kJ/mol; (C=C)=837 kJ/mol. b) A partir de las entalpías de formación estándar del etano,ΔHf = -85kJ/mol ; y del acetileno, ΔHf = 227kJ/mol Solución a) 294kJ/mol. b) 312 kJ/mol 2.- Las variaciones de entalpías de formación estándar del CH4(g), CO2(g) y H2O(l) son, respectivamente, -74’8 kJ/mol; -395 kJ/mol y -285’5 kJ/mol. Calcule: a) La variación de entalpía de combustión del metano. b) El calor producido en la combustión completa de 1 m3 de metano medido en condiciones normales. Dato: R=0’082 atm L K-1molSolución. a) 891, 2kJ/mol b) - 39786kJ 3.- a) Calcule la variación de entalpía de formación del amoniaco, a partir de los siguientes datos de energías de enlace: (H–H)=436 kJ/mol; (N–H)=389 kJ/mol; (N=N)=946 kJ/mol. b) Calcule la variación de energía interna en la formación del amoniaco a la temperatura de 25ºC. Dato: R=8’31 J K-1mol-1. Solución a) 40 kJ/mol b) -37,5kJ 4.-La combustión, a la presión atmosférica, de 1 gramo de metano, con formación de CO2 y H2O líquida libera 50 kJ. a) ¿Cuál es el valor de ΔH0 para la reacción CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l) 0 0 b) Determine el valor de ΔHf del metano si ΔHf (CO2) = -394 y ΔHf0 (H2O(l)) = -242 kJ/mol,. Rta.: -800 kJ/mol; -78 kJ/mol 5.-Calcula el calor de formación del ácido metanoico (HCOOH), a partir de los siguientes calores de reacción: C (s) + ½ O2 (g) → CO (g); ΔH = –110,4 kJ H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (l); ΔH = –285,5 kJ CO (g) + ½ O2 (g) → CO2 (g); ΔH = –283,0 kJ HCOOH(l) + ½O2 (g) → H2O(l) + CO2(g); ΔH = –259,6 kJ SoluciónΔHf = –419,3 kJ/mol 6.-En una fábrica de cemento es necesario aportar al horno 3300 kJ por cada kilogramo de producto. La energía se obtiene por combustión de gas natural (que se considerará metano puro) con aire. Se pide: a) Formule y ajuste la reacción de combustión del gas natural. b) Determine el calor de la combustión completa del gas natural c) Calcule, por tonelada de cemento producido, la cantidad necesaria del gas natural expresada en kg. d) ¿Cuantos metros cúbicos de aire medidos a 1atm y 25ºC serán necesarios para la combustión completa de la cantidad de gas natural del apartado e) Considere que la combustión del gas natural se realiza en condiciones estándar y que el aire contiene un 21% en volumen de oxigeno. ΔHºf : metano: –74,8kJ/mol; CO2: – 393,5kJ/mol y H2O: –285,8kJ/mol R = 0,082 atm l/mol K ; Masas atómicas: C=12, H=1, O=16. ΔHcomb = –890,3 kJ/mol c) 59,3 kg d) 8,625 · 105 L aire
- 2. 7.-Determina la variación de entalpía y de entropía para la combustión del etanol. Datos:ΔHf0(kJ/mol): etanol(l) = -277,7; CO2(g) = -393,5; H2O(l) = -285,8; S0(J·mol1·K-1):etanol = 160,7 ; CO2 (g) = 213,6; O2(g) = 205; H2O(l) = 69,9. ΔHcomb(etanol) = –1366,7 kJ/mol ΔScomb(etanol) = –138,8 J·mol–1·K– 8.- La gasolina puede ser considerada como una mezcla de octanos (C8 H18). Sabiendo que los calores de formación de : agua gas = -242 KJ/mol; dióxido de carbono = -394 KJ/mol; y octano líquido = -250 KJ/mol. a) Escriba la reacción de combustión de la gasolina b) Calcule la energía liberada en la combustión de 5 litros de gasolina sabiendo que su densidad es de 800 Kg/m3. c) ¿Qué volumen de gas carbónico medido a 30ºC y presión atmosférica se generará en tal combustión? Sol - 178246 KJ, 6974,3 l. 9.- Los calores de combustión estándar del carbono (s) y benceno (l) son, respectivamente, -393,7 KJ/mol y -3267 KJ/mol, y el de formación del agua (l) -285,9 KJ/mol. Calcula: a) El calor de formación del benceno (l). b) Las calorías que se desprenden en la formación de 1 Kg de benceno (l). Sol: 47,1 KJ. 144,9 Kcal. 10.- La entalpía de combustión del propano es -526,3 Kcal. Las entalpías de formación estándar del dióxido de carbono y del agua son respectivamente de -94,03 Kcal/mol y -68,30 Kcal/mol. Calcular: a) Entalpía de formación del propano. b) Los Kg de carbón que serán necesarios quemar, siendo el rendimiento del 80%, para producir la misma cantidad de energía que la obtenida en la combustión de 1 Kg de propano. DATOS: entalpía de combustión del carbón: -5 Kcal/g. Masa atómica del C:12 O:16 H:1. Sol: = -28,99 Kcal. 2990,2 g de carbón. 11.- Para la reacción química: tabulados a 298 K. C(grafito) + 2 H2(g) → CH4(g) dispone de los siguientes datos C(grafito) H2(g) CH4(g) ∆H (kJ/mol)0 0 -74,8 S (J/mol.K)5,74 130,7 186,9 A partir de estos datos, determine: ∆H0; ∆S0 ; ∆G0 para esta reacción. ¿Qué le sugiere el valor obtenido para esta última magnitud? Rta.: -74'8 kJ/mol; -80,2 J/mol.K; -50'9 kJ/mol 0 12.- Calcular la temperatura de equilibrio (ΔG0= 0) para la reacción: 2 SO3 2 SO2 (g) + O2 (g): Datos: ΔH0f (kJ/mol): SO3: –395,8; SO2: –296,4; S0 (J/mol·K): SO3 (g): 256,2;SO2 (g): 248,5; O2 (g): 204,8. Σολ Τ = 1050 K