Guía de Ejercicios de Termoquímica

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Guía de Ejercicios de Termoquímica. Enviado por un alumno del Colegio Nacional de Buenos Aires

Agregado: 20 de MARZO de 2004 (Por Anonimo) | Palabras: 1658 | Votar |

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Guía de Ejercicios

Termoquímica

El valor de )H_combpara el acetileno es _130 kJoule. mol^_1.�El valor de la ) H_combpara el naftaleno es _5138 kJoule mol^_1�y el valor de la )Hf para el ciclohexano líquido es _61.9 kJoule/mol. Plantear las ecuaciones termoquímicas.

2._ Hallar el equivalente en agua de un calorímetro sabiendo que al quemar 1.00 g de un compuesto determinado se producen 2294 cal de calor lo cual eleva la temperatura del calorímetro y de sus 3000 g de agua en 0.629 �C.

Rta.:647 g

3._ Se quema 1 g de etanol en el calorímetro anterior, que está rodeado por 3000 g de agua. La temperatura del agua aumento de 24.284 a 26.225 �C. Determine la )de energía de la reacción en calorías por gramo de etanol y en kcal/mol de etanol.

Rta.: _7078.82 cal/g 325,626 kcal/mol

4._ Cuando reaccionan 2.669 g de amoníaco con exceso de HCl en un calorímetro cuyo equivalente en agua es de 200 g. La temperatura de los 2000 g de agua aumenta desde 26.133 a 29.272 �C. Calcúlese la )E_intde la reacción en kJoules por mol de amoníaco.

c_H2O= 4,18 Joule/g�C

Rta.: _183.86 kJoules.

5._ Calcule ) H�de:

)H_combustión

etanol: _ 1367 kJoules eteno: _1411 kJoules

6._ Según los datos:

PbO (s) + CO(g) _____> Pb(s) + CO_2(g)

)H�= _65,69 kJoules.

y )H�fCO_2(g): _393,5 kJoules

)H�fCO(g) = _110.5 kJoules/mol.

Calcule el calor de formación del PbO(s)

7._ Cuando se funde un mol de hielo a 0�C y una atmósfera de presión, siendo la presión constante, 1440 calorías son absorbidas por el sistema. Los volúmenes molares del hielo y del agua son 0.0196 y 0.018 litro, respectivamente. Calcúlese los valores de )H� y ) E_intpara la fusión.

)H� = 1440 cal )E . )H

8._ Para la reacción:

C(gr) + �O_2(g)____________> CO(g) ) de H = _26416 cal.

¿Cuál es la ) de E_int= si el volumen molar del grafito es de 0.0053 litro?

Rta.:)E_int= 111656 joules.

_{Nota:En las reacciones en que intervienen sólo líquidos y sólidos}�_{ocurre un cambio muy
pequeño de volumen.}

9._ Una máquina de vapor constituida por un cilindro de 20 cm de diámetro contiene agua en equilibrio con su vapor. Este se calienta y el pistón se desplaza 60 cm contra una presión externa cortante de 20 atm. Calcular el trabajo realizado por la máquina.

10._ 1000 g de agua a 4NC se transforman en vapor a 1 atm y 100 NC ocupando un Vf =1.7 m^3.

a) Describir los estados inicial y final.

b) Calcular el trabajo involucrado.

W = 172.091 kJoules

11._ Se colocó una muestra de 1.25 g de ácido benzoico, en una bomba de combustión. La bomba se llenó con exceso de oxígeno a presión elevada, se selló y se sumergió en un tanque de agua que funcionó como calorímetro. La capacidad calorífica del calorímetro fue 2422 cal/K incluyendo la bomba, el tanque, un termómetro y el agua. La oxidación del ácido benzoico se inició pasando corriente eléctrica a través de la muestra. Después de la combustión total de la muestra el termómetro sumergido en el agua muestra una ) de temperatura de 3.256 K. ¿Cuál es la ) de H _combustióndel ácido benzoico? () de temperatura: 3,256 K)

Rta.: )H = _769677 cal.

12._ Se calentó 25g de una muestra de una aleación hasta 100 �C y se sumergió en un matraz con 90 g de agua a 25.32 �C. La temperatura aumento hasta un valor final de 27.18 �C. Despreciando las pérdidas caloríficas hacia el medio ambiente y la capacidad calorífica del matraz en sí. ¿Cuál es el calor específico de la aleación?

c_Al= 0.093 cal /g.C

13._ Se tiene un mol de un gas monoatómico (Cp= 5/2R, Cv= 3/2R) a 300 K

y a la presión de 1 atm. Se realiza un proceso en dos etapas. En la 1era. etapa el gas se comprime hasta adquirir una presión de 2 atmósferas siendo V=cte. En la segunda etapa se mantiene la presión constante y el volumen se disminuye a 12.3 dm3. Calcule la ) de energía interna del proceso.

Rta.: ) E_int= 0 J

14._ La reducción de la sílice a silicio ultra puro se lleva a cabo en las tres etapas siguientes:

SiO_2(s)+ 2 C _(gr)______> Si _(s)+ 2 CO _(g) _689.9 kJ

Si_(s)+ 2 Cl_2(g)______> SiCl_4(g)657.0 kJ

SiCl_4(g)+ 2 Mg _(s)____> 2 MgCl_2(s)+ Si_(s)625.6 kJ

Calcular la energía necesaria para convertir 6000 g de arena, SiO₂en silicio ultrapuro.

Rta.: 59270 J

15._ Calcular el trabajo realizado contra la presión atmosférica por el hidrógeno formado al disolver 20 g de magnesio, en exceso de HCl diluido a 27 EC. A_rMg=24.3

W=2051.8 Joules

16._ ¿Cuál de estos sistemas agua, etanol, aceite de oliva, utilizaría Ud. como líquido refrigerante en el radiador de un auto?

Datos:

c_H20= 4.18 Joule /g. grado

c_C2H5OH= 2.43 Joule/g. grado

c_aceite= 1.97 Joule/g. grado.

17._ Calcular la cantidad de calor que hay que entregar a 132 g de CO₂�para aumentar la temperatura desde 25NC hasta 50 EC siendo la presión de 1 atm constante.

Datos: Mr_CO2=44

C_pCO2=40.5 Joule. mol^_1.K^_1

Rta.: 3037 Joule.

18._ Calcular calor que debe intercambiar un sistema formado por 45 g de agua líquida que está a 1 atm. y 100 �C, cuando se la lleva a -10 �C manteniendo a presión constante.

Datos:)H_{fus H2O}= 6.00 kJoule/mol C_{p, H2O, l, 1atm}: 75.3 J/mol NK C_{p H2O, s, 1 atm}: 37.6 J/mol NK Rta.: -34765 kJoules

19._ La )H _formacióndel metanol líquido es _238.5a kJ/mol y la )H _formacióndel metanol gaseoso es _201.2 kJ/mol. calcular la ) de Hvaporización del metanol a 1 atmósfera y 25NC.

Rta.: 37.3 kJoule

20._ A partir de los siguientes datos:

)H_f^N_C2H6(g)_84.7 kJoule/mol

)H_f^N_CH4(g)_74.9 kJoule/mol

)lH_f^N_C4H10(g)_125.7 kJoule/mol

Calcular la ) de H para las siguientes reacciones

C₂H₆(g) + H_2(g)_____>2 CH_4(g)

C₄H_10(g)+3 H_2(g)____> 4 CH_4(g)

21._ En experiencias independientes se ha informado de la reacción:

C₂H₄(g) + H₂(g) ______> C₂H₆(g) )H₁=_158 Kj/mol

)H₂=_136KJ/Mol

Utilizando la siguiente información, obtenida a 298 K

)H kJ/mol

C₂H_4(g)+ 3 O_2(b)__________> 2 CO_2(g)+ 2 H₂0_(g) _1411.

2 H₂(g) + O₂(g) ___________2 H₂O (g) _572

C₂H₆(g) + 7/2 O₂(g) ______> 2 CO_2(g)+ 3 H_2O(g) _1560

Determine cuál de los valores es el adecuado.

22._ a) Calcular la entalpía de neutralización de un ácido fuerte por una base fuerte en agua si las entalpías de formación del H^+,HO^_,y H₂O son 0, _54.96 y _68.32 kcal/mol respectivamente.

b) Si el calor liberado en la neutralización de HCN por NaOH es 2.5 kcal/mol. ¿Cuántas kilocalorías serán absorbidas en la ionización de 1 mol de HCN en agua? Utilice los valores obtenidos en el punto a) en caso necesario.

Rta.: _13.36 kCal

+ 10.86 kCal

23._ La fermentación de la glucosa produce alcohol etílico y CO_2(g). El calor de combustión de la glucosa es _3.74 kcal/g, el del etanol

_7.11 kcal/g. Calcule el calor de reacción de la fermentación de la glucosa. Rta.: _19.08 kcal.

24._ El calor de combustión del butano gaseoso, a presión constante y 25NC, a CO_2(g),gas y agua líquida es _688 kcal/mol. Los calores de formación de estas dos sustancias son respectivamente: _393.51 y _ 285.83 kJoules/mol. Calcular el calor de formación del butano.

25.- Calcule la )E para la combustión de un mol de etanol, a presión constante y 298 K de temperatura. Datos:

Hcomb= -1367kJ/mol.

Rta.: -1364 kJoule. El trabajo es de 2.48 kJoule.

26.- El sulfuro de mercurio (II) se encuentra en un mineral rojo oscuro llamado cinabrio. El mercurio metálico se obtiene al quemar el sulfuro con una cantidad limitad de aire. Determine el intervalo de temperaturas en el cual la reacción es espontánea. Los datos se obtienen de las tablas anexas.

HgS_(s) + O_2(g)---------->Hg_(l)+ SO_2(g)

27.- De acuerdo con los datos de tablas calcule la temperatura normal de ebullición de bromo líquido. Suponiendo que la )H y )S no cambian con la temperatura.

Rta.: 59EC

28.- Calcule el punto de ebullición del agua (temperatura a la cual líquido y gas se encuentran en equilibrio ) a 1 atm de presión, con los datos de tablas.

29.- Determine el intervalo de temperaturas para el cual es espontánea la reacción de oxidación de monóxido de carbono a dióxido.

Según la respuesta anterior, por qué el monóxido de carbono procedente de los escapes de los automóviles es uno de los principales contaminantes aéreos urbanos.

*30[1]. El hielo tiene a O�C una *=0.917 g/cm³y una entropía de 9.070 cal/molgrado. A la misma temperatura el agua tiene una *=0.9998g/cm³y una entropía de 14.32 cal/molgrado. Calcule:

a) la ) de entropía, b) la ) de H y c) la ) E_int

Todas estas variaciones al fundirse un mol de hielo a la temperatura de fusión normal.

rta: a) 5.256 cal/mol.grado

b) 1434.88 cal/mol

c) 1434.88 cal

*31._ Para la fusión del cloruro de sodio se precisan 7.25 kcal/mol y hay un aumento de la entropía de 6.73 cal/mol.grado.

Calcular el punto de fusión del cloruro de sodio.

Rta.: 1080 �K

Fuente: Guia del Colegio Nacional de Buenos Aires

• Problemas opcionales

[1]Problemas opcionales