Relación nº 7: termodinámica
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Colegio “El Carmelo” Química 2º Bach RELACIÓN Nº 7: TERMODINÁMICA 1.- Razone si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) Las reacciones espontáneas transcurren a gran velocidad. b) La entropía del sistema disminuye en las reacciones exotérmicas. c) El calor de reacción a presión constante es igual a la diferencia entre la entalpía de los productos y de los reactivos. 2.- Para la siguiente reacción: Calcule la entalpía de reacción estándar utilizando: a) Las entalpías de enlace. b) Las entalpías de formación estándar. Datos: Entalpías de enlace en kJ/mol: (C−H) = 415; (Cl−Cl) = 244; (C−Cl) = 330; (H−Cl) = 430. ΔHºf [CH4(g)] = −74’9 kJ/mol, ΔHºf [CCl4(g)] = −106’6 kJ/mol, ΔHºf [HCl(g)] = −92’3 kJ/mol. 3.- La tostación de la pirita se produce según: Calcule: a) La entalpía de reacción estándar. b) La cantidad de calor, a presión constante, desprendida en la combustión de 25 g de pirita del 90 % de riqueza en peso. Datos: Masas atómicas: Fe = 55’8; S = 32. ΔHºf[FeS2(s)] = −177’5 kJ/mol, ΔHºf[Fe2O3(s)] = −822’2 kJ/mol, ΔHºf[SO2(g)]= −296’8 kJ/mol. 4.- Dada la ecuación termoquímica: Calcule, en las mismas condiciones de presión y temperatura: a) La entalpía de formación del agua líquida. b) La cantidad de calor, a presión constante, que se libera cuando reaccionan 50 g de H2 con 50 g de O2 . Masas atómicas: O =16; H = 1. 5.- Razone si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) La reacción ΔH = -95’40 kJ, es espontánea. b) La entalpía es una función de estado. c) Todos los procesos espontáneos producen un aumento de la entropía del universo. 6.- La conversión de metanol en etanol puede realizarse a través de la siguiente reacción (sin ajustar): a) Calcule la entalpía de reacción estándar. b) Suponiendo que ΔH y ΔS no varían con la temperatura, calcule la temperatura a la que la reacción deja de ser espontánea. Datos: ΔHºf [CO(g)] = −110’5 kJ/mol, ΔHºf [CH3OH (g)] = −201’5 kJ/mol, ΔHºf [C2H5OH(g)] = −235’1 kJ/mol, ΔHºf [H2O (g)] = −241’8 kJ/mol. Variación de entropía de la reacción: ΔSº = -227’4 J·K-1. 7.- Dadas las siguientes ecuaciones termoquímicas, en las mismas condiciones: Calcule:a) La entalpía de formación del PCl5(g), en las mismas condiciones. b) La cantidad de calor, a presión constante, desprendido en la formación de 1 g de PCl5(g) a partir de sus elementos. Masas atómicas: P = 31; Cl = 35’5. 8.- Dada la reacción: Calcule la entalpía de reacción estándar utilizando: a) Las entalpías de enlace. b) Las entalpías de formación estándar. Datos: Entalpías de enlace en kJ/mol: (C−H) = 414; (Cl−Cl) = 243; (C−Cl) = 339; (H−Cl) = 432. ΔHºf [CH4(g)] = −74’9 kJ/mol, ΔHºf [CH3Cl(g)] = −82 kJ/mol, ΔHºf [HCl(g)] = −92’3 kJ/mol. 9.- A partir de las siguientes ecuaciones termoquímicas: Calcule: a) La entalpía de formación estándar del etano. b) La cantidad de calor, a presión constante, que se libera en la combustión de 100 g de etano. Masas atómicas: C = 12; H = 1. 10.- La descomposición térmica del clorato de potasio se produce según la reacción (sin ajustar): Calcule:a) La entalpía de reacción estándar. b) La cantidad de calor, a presión constante, desprendido al obtener 30 L de oxígeno, medidos a 25ºC y 1 atmósfera. Datos: R = 0’082 atm·L·K-1·mol-1. ΔHºf [KClO3(s)] = − 414 kJ/mol, ΔHºf [KCl(s)] = −436 kJ/mol. 11.- Dada la reacción (sin ajustar): a) Calcule la entalpía de reacción estándar. b) Suponiendo que ΔH y ΔS no varían con la temperatura, calcule la temperatura mínima para que la reacción se produzca espontáneamente. Datos: ΔHºf [SiC(s)] = −65’3 kJ/mol, ΔHºf [SiO2 (s)] = −910’9 kJ/mol, ΔHºf [CO(g)] = −110’5 kJ/mol. Variación de entropía de la reacción: ΔSº = 353 J·K-1 12.- Razone si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) La entalpía no es una función de estado. b) Si un sistema realiza un trabajo se produce un aumento de su energía interna. c) Si ΔH<0 y ΔS>0, la reacción es espontánea a cualquier temperatura. 13.- Sabiendo que las entalpías de formación estándar del C2H5OH(l), CO2(g) y H2O(l) son, respectivamente, −228, −394 y −286 kJ/mol, calcule: a) La entalpía de combustión estándar del etanol. b) El calor que se desprende, a presión constante, si en condiciones estándar se queman 100 g de etanol. Masas atómicas: C = 12; O = 16; H = 1. 14.- El pentaborano nueve se quema según la reacción: Calcule: a) La entalpía estándar de la reacción, a 25ºC. b) El calor que se desprende, a presión constante, en la combustión de un gramo de B5H9. Datos: ΔHºf [B5H9(l)] = 73’2 kJ/mol; ΔHºf [B2O3(s)] = −1263 kJ/mol; ΔHºf [ H2O(l)] = − 285’8 kJ/mol. Masas atómicas: H = 1; B = 11. 15.- a) Calcule la variación de entalpía estándar, a 25ºC, de la reacción: b) ¿Qué calor se absorbe o desprende, a presión constante, cuando reaccionan 150 g de ZnS con oxígeno gaseoso? Datos: ΔHºf [ZnS(s)] = −203 kJ/mol, ΔHºf [ZnO(s)] = −348 kJ/mol, ΔHºf [SO2(g)] = −296 kJ/mol. Matómicas: S = 32; Zn = 65’4. 16.- Justifique la veracidad o falsedad de las afirmaciones siguientes: a) Toda reacción exotérmica es espontánea. b) En toda reacción química espontánea, la variación de entropía es positiva. c) En el cambio de estado H2O(l) ⎯⎯→ H2O(g) se produce un aumento de entropía. 17.- Para una reacción determinada ΔH = 100 kJ y ΔS = 300 J·K-1. Suponiendo que ΔH y ΔS no varían con la temperatura razone: a) Si la reacción será espontánea a temperatura inferior a 25 ºC. b) La temperatura a la que el sistema estará en equilibrio. 18.- Calcule la variación de entalpía estándar de hidrogenación, a 25ºC, del acetileno para formar etano según la reacción: a) A partir de las energías medias de enlace. b) A partir de las entalpías estándar de formación, a 25 ºC. Datos: Energías medias de enlace en kJ/mol: (C−H) = 415; (H−H) = 436; (C−C) = 350; (C≡C) = 825. ΔHºf [ C2H6 (g)] = −85 kJ/mol, ΔHºf [ C2H2 (g)] = 227 kJ/mol. 19.- Dadas las ecuaciones termoquímicas siguientes: Calcule: a) La entalpía estándar de formación del ácido acético. b) La cantidad de calor, a presión constante, desprendido en la combustión de 1 kg de este ácido. Masas atómicas: C = 12; O =16; H = 1. 20.- Las entalpías estándar de formación a 25ºC del CaO(s), CaC2(s) y CO(g) son, respectivamente, -636, -61 y -111 kJ/mol. A partir de estos datos y de la siguiente ecuación: CaO(s) + 3 C(s) ⎯⎯→ CaC2 (s) + CO(g) calcule: a) La cantidad de calor, a presión constante, necesaria para obtener una tonelada de CaC2. b) La cantidad de calor, a presión constante, necesaria para obtener 2 toneladas de CaC2 si el rendimiento del proceso es del 80 %. Masas atómicas: C = 12; Ca = 40. |
