P.A.U.TEMA 3. (TERMOQUMICA )

1. Si la energa libre de Gibbs de formacin del carbono (grafito) es nula y la del carbono (diamante) es 2,87 kJ/mol a 1 atm y 25C, razone si puede convertirse el grafito en diamante en esas condiciones.

2. En una fbrica de cemento es necesario aportar al horno 3300 kJ por cada kilogramo de producto. La energa se obtiene por combustin de gas natural (que puede considerarse que es metano puro) con aire. Se pide: a) Formule y ajuste la reaccin de combustin del gas natural. b) Determine el calor de la combustin completa del gas natural. c) Calcule, por tonelada de cemento producido, la cantidad necesaria de gas natural expresada en kilogramo. d) Cuntos m3 de aire, medidos a 1 atm y 25, sern necesarios para la combustin completa de la cantidad de gas natural del apartado c?. Considere que la combustin del gas natural se realiza en condiciones estndar (1 atm y 25 C) y que el aire contiene un 21% en volumen de oxgeno. Entalpas estndar de formacin ( H0f ): metano (g) -74,8 kJ/mol CO2 (g) -393,5 kJ/mol H2O (l) -285,8 kJ/mol 3. Determine la energa libre de Gibbs a 25 C parala reaccin de combustin de 1 mol de monxido de carbono, e indique si es o no un proceso espontneo.

Datos:H0f CO2 (g) = -393,5 kJ/mol H0f CO (g) = -110,5 kJ/mol S0 CO2 (g) = 213,6 J/mol K S0 CO (g)=197,9 J/mol K S0 O2 (g) =205,0 J/mol K

4. Consultando una tabla de datos termodinmicos a 298 K, encontramos los siguientes valores:

.............. H 0f(kJ/mol) G0f(kJ/mol) NO (g)90,2586,57 NO2 (g) 33,1851,30

Justifique si para dicha temperatura las siguientes proposiciones son verdaderas o falsas: a) La formacin de NO a partir de nitrgeno y oxgeno, en condiciones estndar, es un proceso endotrmico. b) El NO es una sustancia ms estable que NO2. c) La oxidacin con oxgeno, en condiciones estndar, de NO a NO2 es exotrmica. d) La oxidacin con oxgeno, en condiciones estndar, de NO a NO2 es espontnea.

5. a) Defina la magnitud denominada entalpa de enlace. b) Cul es la unidad internacional en que se mide la entalpa de enlace?. c) Cmo se puede calcular la entalpa de una reaccin determinada si disponemos de una tabla de valores de las entalpas de enlace?. d) Cmo se explica que la entalpia del enlace C=C no alcance el doble del valor de la entalpa del enlace C-C?.

6. Sabiendo que las entalpas estndar de combustin del hexano lquido, carbono slido e hidrgeno gas, sonde -4192,0 , -393,1 y -285,8 kJ/mol respectivamente. Calcule: a) La entalpa de formacin del hexano lquido a 25C b) El nmero de moles de hidrgeno consumidos en la formacin del hexano lquido cuando se han liberado 30 kJ.

7.SustanciaC4H8(g)C4H10(g)CO(g)CO2(g)H2O (g) H0f(kJ/mol)28,4 -124,7-110,5-393,5-241,8

Utilizando los datos que precise de la tabla, calcule: a) La cantidad de calor desprendida en la combustin de 14,5 kg de n-butano. b) La variacin de energa interna del sistema, considerando 25C la temperatura.

8. Justifique cules de los procesos siguientes sern siempre espontneos, cules no lo sern nunca y en cules depender de la temperatura. a) Proceso con H 0 b) Proceso con H 0 y S > 0 d)Proceso conH >0 y S < 0 9. Utilizando los datos siguientes:

SustanciaC2H6(g)CO2(g)H2O (l)C(s)O2(g) H0f(kJ/mol)-84,7-394,0-286,00,00,0

a) Calcule las entalpas de combustin del carbn y del etano. b) A partir de los resultados del apartado anterior, calcule que sustancia produce ms energa por gramo de combustible y por mol de dixido de carbono formado.

10. Utilizando los valores que aparecen en la tabla, todos obtenidos a la temperatura de 25C, y considerando la reaccinCO(g)+Cl2(g)COCl2 (g)

CompuestoS0(J/mol K) H0f(kJ/mol) CO(g) Cl2(g) COCl2(g) 197,7 222,8 288,8 -110,4 0,0 -222,8 a) Calcular S0de la reaccin. b) Calcular H0 " c) Calcular G0 " d) Razone si la reaccin es espontnea.

11. El benceno se puede obtener a partir del acetileno segn la reaccin siguiente:3 C2H2 (g)C6H6(l). Las entalpas estndar de combustin para el acetileno y el benceno son respectivamente, -1300y -3267 kJ/mol. a) Calcule H0 para la reaccin de formacin del benceno a partir de acetileno y razone si el proceso es endotrmico o exotrmico. b) Determine la energa que se libera en la combustin de 1 g de benceno.

12. La descomposicin del tetraxido de dinitrgenoN2O42NO2, ocurre espontneamente a temperaturas altas. Los datos termodinmicos a 298 K, se incluyen en la tabla adjunta. Determine para dicha reaccin: a) H0eS0 a 298 K b) La variacin de energa interna a 298 K en condiciones estndar. c) Si la reaccin es espontnea a 298 K en condiciones estndar. d) La temperatura a partir de la cul el proceso es espontneo.

CompuestoH0f(kJ/mol)S0 (J/mol K) N2O4 9,2304 NO233,2240

13. Calcule para la formacin del etanol: a) La energa libre estndar b) La entropa estndar. Datos: G0fCO2(g) = -394 kJ/mol; G0fH2O(l) =- 237 kJ/mol H0fCH3CH2OH(l) = - 277kJ/mol G0combustinCH3CH2OH(l)= -1282,5 kJ/mol

14.Razone si son correctas o incorrectas las siguientes afirmaciones: a) En una reaccin qumica no puede ser nunca G=0 b) G es independiente de la temperatura. c) La reaccin no es espontnea siG>0 d) La reaccin es muy rpida siG