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• Luisgunner

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Termoquímica 1. Tomando como base las ecuaciones termoquímicas a 25 ºC que se indican a continuación, calcular la entalpía de formación del ácido nitroso en disolución acuosa: NH4NO2 (s) → N2 (g) + 2H2O (l)

ΔH1 = -300,12 KJ

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (l)

ΔH2 = -284,24 KJ

N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (aq)

ΔH3 = -170,54 KJ

NH3 (aq) + HNO2 (aq) → NH4NO2 (aq)

ΔH4 = -38,04 KJ

NH4NO2 (s) → NH4 NO2 (aq)

ΔH5 = +19,85 KJ

La reacción de formación del ácido nitroso en disolución acuosa es: ½ N2(g) + ½ H2(g) + O2(g) → HNO2(aq) 2. Determinar la entalpía de formación del cloruro de aluminio anhidro 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3 a partir de los datos siguientes: 2Al(s) + 6HCl(aq) → 2AlCl3 (aq) + 3H2(g)

ΔH1 = -240,0 Kcal

H2(g) + Cl2 (g) → 2HCl(g)

ΔH2 = -44,0 Kcal

HCl(g) → HCl(aq)

ΔH3 = - 17,5 Kcal

AlCl3(s) → AlCl3 (aq)

ΔH4 = -153,7 Kcal

3. Determinar la entalpía de formación del hidróxido de potasio a partir de los datos siguientes: K(s) + H2O(l) → KOH(aq) + ½ H2 (g)

ΔH1 = -48,0 Kcal

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (l)

ΔH2 = -68,3 Kcal

KOH (s) → KOH (aq)

ΔH3 = -14,0 Kcal

4. La entalpía de formación del etano (C2H6) es de -20,2 Kcal/mol. Partiendo de este dato y de las entalpías de enlace para los enlaces: H-H = +104 Kcal/mol y C-C = +83 Kcal/mol determina la entalpía correspondiente al enlace C-H y compara su valor con el de las tablas. 5. A partir de las entalpías de enlace determinar el valor de la entalpía para la reacción de hidrogenación del acetileno (CH≡CH) a etano (CH3-CH3): C2H2 + 2H2 → C2H6 . Entalpías de enlace en Kcal/mol: (H-H)= +104, (C-H)= +99, (C-C)= +83, (C≡C)= +199. 6. Sea la reacción CH≡C-CH3 + 2H2 → CH3-CH2-CH3. a) Calcula la entalpía de la reacción, a partir de las entalpías medias de enlace. b) Determina la cantidad de energía que habrá que proporcionar a 100 g de hidrógeno molecular para disociarlo completamente en sus átomos. Datos. Entalpías de enlace en kJ/mol: (C−C) = 347; (C≡C) = 830; (C−H) = 415; (H−H) = 436. 7. Para la reacción CH4 + Cl2 → CH3Cl(l) + HCl(g) calcula la entalpía de reacción estándar a 25 ºC, a partir de: a) las entalpías de formación en las mismas condiciones de presión y temperatura. Entalpías de formación estándar en KJ/mol: CH4(g): -74,8; CH3Cl(l): -82; HCl(g): -92,3. b) las entalpías de enlace en las mismas condiciones de presión y temperatura. Entalpías de enlace en kJ/mol: (C-H)= 414 ; (Cl-Cl)= 243 ; (C-Cl)= 339 ; (H-Cl)= 432. 0

8. Sabiendo que ΔH f(amoníaco)= -43 KJ/mol y las energías de enlace N≡N (946 kJ/mol) y N-H (390 kJ/mol), determina la energía de enlace H-H. 9. Calcula la variación de entalpía para la siguiente reacción: H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g) sabiendo que las energías de enlace son H-H (436 kJ/mol), Cl-Cl (244 kJ/mol) y H-Cl (430 kJ/mol). 10. Calcula la entalpía de formación del agua sabiendo que las energías de enlace son las siguientes: H-H (436 kJ/mol); O=O (494 kJ/mol); H-O (460 kJ/mol). 11. El etanol (C2H6O) y el dimetil éter (C2H6O) son dos isómeros, cuyas entalpías de formación son ΔH0f(etanol)= −235 kJ/mol y ΔH0f(dimetil éter)= −180 kJ/mol. A) Escribe las reacciones de formación y de combustión de ambos compuestos. B) Justifique cuál de las dos entalpías de combustión de estos

compuestos es mayor en valor absoluto, teniendo en cuenta que los procesos de combustión son exotérmicos. 12. Las entalpías de formación de los compuestos: FeS2, Fe2O3, ambos sólidos y del SO2 gas son respectivamente -35,50; -198,50; y -70,90 Kcal/mol. Calcular la entalpía de reacción para la tostación de la pirita, que transcurre según la reacción: 4 FeS2(s) + 11 O2(g)  8 SO2(g) + 2 Fe2O3(s) 13. Calcular la entalpía de formación del pentano líquido (C5H12), sabiendo que la entalpía de combustión del pentano líquido es de -833,0 Kcal/mol, la del carbono sólido es de - 94,0 Kcal/mol y la de formación del agua líquida es de - 68,5 Kcal/mol. 14. La entalpía de combustión del propano es de 2220 KJ/mol ¿qué cantidad de propano se necesita para 3 calentar 1 m de agua de 10 ºC a 70 ºC si el rendimiento de la reacción es del 70%? 15. Una locomotora de 3 toneladas es alimentada por una caldera de carbón, si la entalpía de combustión del carbono (grafito) es de -94 Kcal/mol y el rendimiento del proceso es del 50% ¿Qué cantidad de carbón es necesaria para que la locomotora alcance los 70 km/h? 16. Calcular la entalpía estándar de descomposición del carbonato cálcico en dióxido de carbono y óxido de calcio. Determinar la variación de entalpía de reacción de descomposición de 100 g de carbonato cálcico y el volumen de dióxido de carbono medido a 25ºC y 750 mm de Hg que se formarán. Datos: ΔHºf (carbonato cálcico) = -1203 kJ/mol; ΔHºf (óxido de calcio)= -635 kJ/mol; ΔHºf (dióxido de carbono) = -392 kJ/mol 17. Calcular la entalpía de formación del etano (C2H6), a partir de la entalpía estándar de combustión de este hidrocarburo (-1560 KJ/mol) y las entalpías estándar de formación del agua (-286 kJ/mol) y del dióxido de carbono (- 393 kJ/mol). Determinar el calor desprendido en la combustión de 100 l de etano, medidos en condiciones normales. ¿Qué volumen de aire (21% de oxígeno en volumen) es necesario? 18. El calor de formación del AgCl (s), en condiciones normales, es -30,3 Kcal/mol y la entalpía de la reacción Pb(s) + 2 AgCl(s)  PbCl2(s) + 2 Ag(s) es de -25,1 Kcal en las mismas condiciones. Calcula: a) El calor de formación del PbCl2 (s). b) Calor que se genera al hacer reaccionar 10 g de plomo con 100 g de cloruro de plata. 19. Dada la siguiente tabla de energías de enlace calcula las entalpías de reacción de combustión del propeno, CH2=CH-CH3, y del etanol, CH3-CH2-O-H. Enlace ΔH (kJ/mol)

H-H 436

O-H 460

C-C C=C C-O C=O C-H O=O 347 620 361 745 414 484

20. El ácido etanoico (C2H4O2) líquido se forma al reaccionar carbono (sólido), hidrógeno molecular (gas) y oxígeno molecular (gas). Los calores de combustión del ácido etanoico (l), hidrógeno (g) y carbono (s), son respectivamente, -870,7; -285,8 y –393,13 kJ/mol.a) Calcula el calor de formación del ácido etanoico; b) ¿Cuántas kilocalorías se desprenden en la formación de 100 g de ácido?. 21. La entalpía de combustión del propano es 2220 KJ/mol. Las ΔHº de formación del dióxido de carbono y del agua son respectivamente –393 KJ/mol y –241,8 KJ/mol. Calcular: a) La entalpía de formación del propano. b) Los kilogramos de carbón que habrá que quemar (con un rendimiento del 80%), para producir la misma cantidad de energía que la obtenida en la combustión de 1 kg de propano. Dato: La entalpía de combustión del carbón es de 5 Kcal/g 22. La entalpía de formación del tolueno gas (C7H8) es de 49,95 kJ/mol y las entalpías de formación del CO2 (g) y del H2O (l) son, respectivamente, –393,14 y –285,56 kJ/mol. a) Calcule la entalpía de combustión del tolueno gas. b) ¿Cuántos kJ se desprenden en la combustión completa de 23 g de tolueno? 23. En la fermentación alcohólica de la glucosa se obtiene etanol y dióxido de carbono. La ecuación química correspondiente es: C6H12O6(s) → 2 CO2(g) + 2 CH3 –CH2OH(l) Calcula a) la ΔHº de esta reacción; b) litros de dióxido de carbono, medidos a 25 C y 0,98 atm, que se podrán obtener en la fermentación de 1 kg de glucosa Datos: Entalpías estándar de combustión: C6H12O6(s) = -2 813 kJ/mol; CH3 –CH2OH(l) = -1 371 kJ/mol 24. Si suponemos que la gasolina es una mezcla de octanos de fórmula general C8H18. Calcula el volumen de aire medido a 25 ºC y 1 atm que se necesita para quemar 100 l de gasolina y el calor desprendido en la reacción. Datos: ∆Hºf (CO2 (g)) = -393,5 kJ/mo; ΔHºf (H2O (l)) = -285,8 kJ/mol; ΔHºf (C8H18 (l))= 249,8 kJ/mol; oxígeno en el aire = 21 % en volumen; densidad del octano = 800 g/l

25. El calor de combustión de la glucosa C6H12O6, es 2816,8 kJ/mol, y el del etanol C2H6O es 1366,9 kJ/mol. Calcula el calor desprendido cuando se forma dos moles de etanol por fermentación de la glucosa, dando etanol y dióxido de carbono. 26. Calcula la variación de entalpía que tiene lugar en la reacción : C(s) + 2H2(g) → CH4 (g) teniendo en cuenta que las entalpías de combustión del carbono, del hidrógeno y del metano son, respectivamente, -393,5 kJ/mol, -285,8 kJ/mol y -890,4 kJ/mol 27. ¿Qué cantidad de metano (CH4) hay que quemar para elevar la temperatura de 1 m3 de agua 20 ºC, si el rendimiento del proceso es del 70%? Dato ΔH(combustión metano)= -890 KJ/mol. 28. A temperatura ambiente, el calor de formación del dióxido de carbono es de -94.030 cal/mol, y el calor de combustión del monóxido de carbono es de -67.410 cal/mol. Calcular el calor de formación del monóxido de carbono. 29. Calcular el calor de reacción correspondiente al proceso: 2H2S(g) + SO2(g) → 2H2O(l) +3 S(s) sabiendo que los calores de formación del SO2, del H2S y del agua son -70.920, -133.940 y -94.052 cal/mol, respectivamente. 30. Calcular el calor de reacción correspondiente a la obtención del tetracloruro de carbono según: CS2(l) + 3Cl2(g) → CCl4(l) + S2Cl2(l) sabiendo que los calores de formación del CS2, CCl4 y S2Cl2 son: 15.840, -33.600 y -14.300 cal/mol respectivamente. 31. Calcular el calor de formación del óxido nítrico a partir de las siguientes ecuaciones: N2(g) + 2O2(g) → 2NO2(g) 2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g)

∆H = 16.060 cal ∆H = -27.140 cal

32. Dada la reacción : CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) a) Determina la cantidad de calor, a presión constante, que es necesario suministrar para descomponer 3 Kg de carbonato cálcico. b) ¿Qué cantidad de carbonato cálcico se deberá utilizar para producir 7 Kg de óxido de calcio si el rendimiento es del 90%? DATOS: ∆H0f en kJ/mol: CaCO3(s) = -1.206,2; CO2(g) = -393,5; CaO(s) = -635,6