Problemas adicionales resueltos

a) ls reacciones d formación d estos compuestos a partir d sus elementos en forma estable en condiciones estándar serán:

C(graf) + o2 (g) à co2 (g)

2 (g) + ½ o2 (g) à 2o (g)

C (garf) + 2 (g) + o2 (g) à coo

B) tenemos q calcular la entalpía d combustión estándar d ácido fórmico:

Coo + ½ o2 (g) à co2 (g) + 2o (l)

Aplicamos la definición d entalpía como función d estado.Su variación solo depende d ls esta2 final e inicial

en la expresión general ,pues x convenio,la entalpía d formación estándar d cualquier elemento d la tabla periódica en su forma estable en condiciones estándar vale cero.

Sustituyendo valores:

Como ,la reacción d combustión del coo s exotermica

A) la reacción d descomposición s:        caco3 (s) à cao (s) + co2 (g)

aplicando la definición d entalpía d reacción y sabiendo q s 1a función d estado q solo depende d ls esta2 inicial y final del sistema:

Como ,la reacción s endotermica

B) ,s decir 1 mol cao = 56 g cao

l resultado anterior nos indica q en la formación d 1 mol d cao(s),s decir,56 g cao s necesitan teóricamente 182,3 kj d energía.

Si embargo,la reacción solo funciona al 90%:

S decir obtenemos realmente 1,38 kg d oxido d calcio

A)

• C38 (g) + 5 o2 (g) à 3 co2 (g) + 4 2o (g)

  
  
• 
  

  C(s) + o2 (g) à co2 (g)

Este proceso s puede entender como la combustión del c (s) o la formación del co2 (g)

• 2 (g) + ½ o2 (g) à 2o (l)

  
  

Este proceso s puede entender como la combustión del 2 (g) o la formación del 2o (l)

b) la entalpía q nos piden s la d la reacción d formación del propano a partir d sus elementos en forma estable en condiciones estándar:

3 c (s) + 4 2 (g) à c38 (g)

Nos fijamos en la reacción d combustión del propano,d la cual conocemos la entalpía d combustión:

La entalpía s 1a función d estado,s decir,su variación solo depende d ls esta2 inicial y final

,pues x convenio,la entalpía d formación estándar d cualquier elemento d la tabla periódica en su forma estable en condiciones estándar vale cero.

Despejando:

Como ,la reacción 3 c (s) + 4 2 (g) à c38 (g) s exotermica

a) la entalpía s 1a función d estado.Esto significa q su variación en 1a reacción química solo depende del estado inicial /reactivos) y del estado final (productos).

En nuestro caso:

tenemos to2 ls datos excepto la entalpía d formación d la glucosa (s la incógnita) y la entalpía d formación del oxigeno gaseoso.Xo x convenio ,pues la entalpía d formación d cualquier elemento d la tabla periódica en su forma estable en condiciones estándar s cero.

Sustituyendo:

                .

La reacción d formación d la glucosa s exotermica

B) necesitamos obtener 100 g d glucosa mediante fotosíntesis

La reacción nos dice q al obtener 1 mol d glucosa necesitamos 2 813,1 kj

S decir,en la formación d 180 g d glucosa necesitamos 2 813,1 kj

a) l calor estándar d combustión s refiere al calor puesto en juego en la combustión d 1 mol d compuesto.Calculamos l peso molecular del benceno:

S decir 1 mol d benceno tiene 78 g d benceno

B) escribimos la reacción d combustión del benceno

        c₆₆ (g) +  o₂ (g) à 6 co₂ (g) + 3 ₂o (l)

sabemos q la entalpía s 1a función d estado.Su variación en 1 proceso químico solo depende d ls esta2 inicial y final:

,pues x convenio,la entalpía d formación estándar d cualquier elemento d la tabla periódica en su forma estable en condiciones estándar vale cero.

Como ,la reacción s endotermica

La reacción:   6 c (s) + 3 2 (g) à c66 (g) s endotermica

        “cuando 1a reacción química s puede expresar como la suma algebraica d 2 o + reacciones,l calor d reacción d la primera s = a la suma algebraica d ls calores d reacción d ls reacciones parciales”.

Reacción problema q vamos buscando:     2 c (s) + 2 2 (g) + o2 (g) à c24o2 (l)

Tenemos 3 reacciones dato:

C (s) + o2 (g) à co2 (g)

        ₂ (g) +  o₂ (g) à ₂o (l)                                      

C24o2 (l) + 2 o2 (g) à 2 2o (l) + 2 co2 (g)

Con estas 3 reacciones buscamos 1a combinación lineal q nos d la ecuación problema:

2 c (s) +  2 o2 (g)   à 2 co2 (g)

2 2 (g) + o2 (g)     à 2 2o (l)

2 2o (l) + 2 co2 (g) à c24o2 (l) + 2 o2 (g)

Al sumar estas ecuaciones obtenemos:

2 c (s) + 2 2 (g) + o2 (g) à c24o2 (l)   q s nuestra reacción problema

si emos obtenido la ecuación anterior como la suma d ls otras 3,l calor puesto en juego s la suma d ls calores parciales d ls 3 reacciones anteriores:

S trata d 1a reacción exotermica

En l problema nos indica:

A) xa calcular la entalpía d combustión del propano debemos referirnos al calor desprendido x mol

   à     

B)      formación del co2 (g)                c (s) + o2 (g) à co2 (g)

        formación d ₂o (l)         ₂ (g) +  o₂ (g) à ₂o (l)

Combustión c38 (g)          c38 (g) + 5 o2 (g) à 3 co2 (g) + 4 2o (l)

c) sabemos q la entalpía s 1a función d estado.Su variación en 1 proceso químico solo depende d ls esta2 inicial y final:

Nos fijamos en la reacción d combustión del propano

,pues x convenio,la entalpía d formación estándar d cualquier elemento d la tabla periódica en su forma estable en condiciones estándar vale cero.

Sustituimos valores:

En la reacción d formación del propano s desprenden 103,61 kj x cada mol formado

A)      formación del co2 (g)                c (s) + o2 (g) à co2 (g)

        formación d ₂o (l)         ₂ (g) +  o₂ (g) à ₂o (l)

Combustión c24o2 (l)        c24o2 (l) + 2 o2 (g) à 2 co2 (g) + 2 2o (l)

b) sabemos q la entalpía s 1a función d estado.Su variación en 1 proceso químico solo depende d ls esta2 inicial y final:

Nos fijamos en la reacción d combustión del ácido acético

,pues x convenio,la entalpía d formación estándar d cualquier elemento d la tabla periódica en su forma estable en condiciones estándar vale cero.

Sustituimos valores:

C) en la reacción d formación del ácido acético s desprenden 483,2 kj x cada mol formado

La reacción    2 c (s) + 2 2 (g) + o2 (g) à c24o2 (l) s exotermica

A) ls reacciones d formación a partir d sus elementos en estado estándar son:

₂ (g) +  o₂ (g) à ₂o (l)                       

 n₂ (g) +  ₂ (g) +  o₂ (g) à no₃ (l)    

b) sabemos q la entalpía s 1a función d estado.Su variación en 1 proceso químico solo depende d ls esta2 inicial y final:

En la reacción d formación del ácido nítrico a partir del oxido y agua:

 n₂o₅ (g) +  ₂o (l) à no₃ (l),              

S energía desprendida

Sustituyendo:

Despejando:

Calculando:

Reacción endotermica

1. 2 c (s) + 3 2 (g) + ½ o2 (g) à c25o (l)

   
   

2 c (s) + 3 2 (g) + ½ o2 (g) à c25o (g)

1. sabemos q la entalpía s 1a función d estado.Su variación en 1 proceso químico solo depende d ls esta2 inicial y final:

Sustituyendo:

Tenemos q calcular este valor x gramo d etanol

Pm etanol = 46 g/mol

Tenemos q calcular ls gramos d etanol presentes en medio litro x medio d la densidad:

Planteamos 1a razón d proporcionalidad:

Xa vaporizar medio litro d etanol necesitamos 375,07 kj

C24 (g) + 2 (g) à c26 (g)

A) la entalpía s 1a función d estado,s decir,su variación solo depende d ls esta2 inicial y final

,pues x convenio,la entalpía d formación estándar d cualquier elemento d la tabla periódica en su forma estable en condiciones estándar vale cero.

Como ,la reacción s exotermica

B) la entropía s 1a función d estado,s decir,su variación solo depende d ls esta2 inicial y final

D esta manera:

Como  .La reacción s espontanea a 25 ºc

a) la entropía s 1a función d estado,y su variación en 1 proceso químico solo depende d ls esta2 inicial (reactivos) y final (productos).

B) d esta manera:

C) en l sentido estudiado: 2 pcl3 (g) + o2 (g) à 2 pocl3 (g), y,x lo tanto la reacción s espontanea

En sentido inverso,2 pocl3 (g) à 2 pcl3 (g) + o2 (g) la reacción no sera espontanea,pues

A) reacción d descomposición del peróxido d idrogeno gas:    2o2 (g) à 2o (g) + o2 (g)

B) la entalpía s 1a función d estado,s decir,su variación solo depende d ls esta2 inicial y final

,pues x convenio,la entalpía d formación estándar d cualquier elemento d la tabla periódica en su forma estable en condiciones estándar vale cero.

Como ,la reacción s exotermica

La entropía s 1a función d estado,s decir,su variación solo depende d ls esta2 inicial y final

C) d esta manera:

como  .La reacción s espontanea a 298 k,lo cual significa q l peróxido d idrogeno no s estable a esa temperatura y s descompone xa dar agua gas e idrogeno.

a) sabemos q la entalpía s 1a función d estado.Su variación en 1 proceso químico solo depende d ls esta2 inicial y final:

,pues x convenio,la entalpía d formación estándar d cualquier elemento d la tabla periódica en su forma estable en condiciones estándar vale cero.

S trata d 1a reacción endotermica

B)

C) calculamos la variación d la función d gibbs d la reacción:

D esta manera:

necesitamos conocer la variación d entropía d la reacción.La entropía s 1a función d estado y su variación solo depende del estado final e inicial d la propia reacción:

X tanto:

Recordad q la variación d entalpía debe ir en j y q la temperatura tiene q estar expresada en kelvin,

Como  .La reacción s no espontanea a 298 k

la observación experimental d la variación d entalpía ∆,con respecto al producto t.∆s xa 1a reacción simple r à p permite la representación grafica siguiente: observando la misma,razona la certeza o falsedad d ls siguientes aseveraciones: a 500 k la reacción s espontanea. a 200 k la reacción tb s espontanea. aproximadamente a 400 k la reacción s encuentra en equilibrio. la reacción s exotermica a 550 k.

xa saber si 1a reacción s espontanea o no recurrimos a la variación d la entalpía libre d gibas d esa reacción:

• si .Reacción no espontanea.
  • si .Reacción en equilibrio.
  • si .Reacción espontanea.

ad+ sabemos q a presión constante la variación d energía libre d gibas s función d ls variaciones d entropía y entalpía del proceso:    .

nada + observar la grafica vemos q .En estas condiciones pueden ocurrir 2 cosas:

A) .En la reacción s produce 1a disminución d entropía

            en estas condiciones .Reacción no espontanea.

B) .En la reacción s produce 1 aumento d entropía

            s este l caso practico del ejercicio.

en estas condiciones podemos tener 2 situaciones:

• ocurre a baja temperatura.

.Reacción no espontanea.

• ocurre a alta temperatura.

.Reacción espontanea.

podemos contestar:

A) verdadero.           a 500 k  à

.Reacción espontanea.

B) falso                    a 200 k  à

.Reacción no espontanea.

C) verdadero.           a 400 k  à

                                   .Reacción en equilibrio.

D) falso.A 550 k en la grafica ,x lo tanto s endotermica

A) la entalpía s 1a función d estado,s decir,su variación solo depende d ls esta2 inicial y final

,pues x convenio,la entalpía d formación estándar d cualquier elemento d la tabla periódica en su forma estable en condiciones estándar vale cero.

Como ,la reacción s exotermica

B) la entropía s 1a función d estado,s decir,su variación solo depende d ls esta2 inicial y final

C) d esta manera:

Como  .La reacción s espontanea a 298 k en l sentido en l q esta escrito

C) s 1a reacción exotermica con disminución d entropía.Sabemos

.Tenemos 2 posibilidades:

si   

dg <>

La reacción s espontanea a bajas temperaturas

si   

Dg > 0

La reacción no s espontanea a altas temperaturas

S 1a reacción q no s ve favorecida a alta temperatura