QQuímica P.A.U. TERMOQUÍMICA 1 TERMOQUÍMICAteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/document/PAU_Quim... · QQuímica P.A.U. TERMOQUÍMICA 1 TERMOQUÍMICA PROBLEMAS TERMOQUÍMICA

QQumica P.A.U. TERMOQUMICA 1

TERMOQUMICA

PROBLEMAS

TERMOQUMICA

1. O nafaleno (CH) un composto aromtico slido que se vende para combater a traza. A combus-tin completa deste composto para producir CO(g) e HO(l) a 25 e 1 atm (101,3 kPa) desprende 5154 kJmol.a) Escribe as reaccins de formacin do nafaleno e a reaccin de combustin.b) Calcula a entalpQua estndar de formacin do nafaleno e interprete o seu signo.Datos: H(CO(g)) = -393,5 kJmol; H(HO(l)) = -285,8 kJmol (P.A.U. Xuo 14)Rta.: b) H(CH) = 75,8 kJ/mol CH

Datos Cifras signifficativas: 4CH(s) + 12 O(g) 10 CO(g) + 4 HO(l) H(CH) = -5154 kJ/mol

C(s) + O(g) CO(g) H(CO) = -393,5 kJ/mol

H(g) + O(g) HO(l) H(HO) = -285,8 kJ/mol

InficgnitasEntalpa de formacin do nafaleno H(CH)

EficuaficinsLei de Hess H = H(prod.) H(react.)

Soluficin:

a) Ecuacin de combustin do nafaleno:

CH(s) + 12 O(g) 10 CO(g) + 4 HO(l)H = -5154 kJ/mol

A ecuacin de combustin do carbono slido (grafto) coincide coa ecuacin de formacin do CO(g).Ecuacins de formacin:10 C(s) + 4 H(g) CH(s) H(CH)C(s) + O(g) CO(g) H(CO) = -393,5 kJ/molH(g) + O(g) HO(l) H(HO) = -285,5 kJ/mol

b) Pola lei de Hess,

H(CH) = 10 H(CO) + 4 H(HO) (H(CH) + 12 H(O))

-5154 [kJ] = (10 [mol CO] (393,5 [kJ/mol CO] + 4 [mol HO] (-285,8 [kJ/mol HO])) (H(CH))

H(CH) = 75,8 kJ/mol CH

O signo positivo indica que a reaccin de formacin endotrmica.

2. A entalpQua de formacin do tolueno gas (CH) de 49,95 kJ/mol e as entalpQuas de formacin do CO(g) e do HO(l) son, respectivamente, 393,14 e 285,56 kJ/mol.a) Calcula a entalpQua de combustin do tolueno, gas.b) Cantos kJ desprndense na combustin completa de 23 g de tolueno?

(P.A.U. Set. 07)Rta.: a) H = -3944,17 kJ/mol b) Q = 985 kJ

Datos Cifras signifficativas: 57 C(grafto) + 4 H(g) CH(g) H(CH) = +49,95 kJ/mol


Datos Cifras signifficativas: 5C(grafto) + O(g) CO(g) H(CO) = 393,14 kJ/mol

H(g) + O(g) HO(l) H(HO) = 285,56 kJ/mol

Masa de tolueno m = 23 g CH

Masa molar do tolueno M(CH) = 92,1 g/mol

InficgnitasEntalpa de combustin do tolueno H(CH)

Cantos kJ desprndense na combustin completa de 23 g de tolueno Q

Outros smbolosCantidade de substancia (nmero de moles) n


Soluficin:

a) Ecuacin de combustin do tolueno:

CH(g) + 9 O(g) 7 CO(g) + 4 HO(g)H

Ecuacins de formacin:7 C(grafto) +4 H(g) CH(g) H(CH) = +49,95 kJ/molC(grafto) + O(g) CO(g) H(CO) = 393,14 kJ/molH(g) + O(g) HO(l) H(HO) = 285,56 kJ/mol

Pola lei de Hess,

H(CH) = 7 H(CO) + 4 H(HO) (H(CH) + 9 H(O))

H(CH) = (7 [mol CO] (393,14 [kJ/mol CO] + 4 [mol HO] (285,56 [kJ/mol HO])) (49,95 [kJ])

H(CH) = 3 944,17 kJ/mol CH

b) Na combustin de 23 g de tolueno desprndense

Q=23 g C7 H81 mol C7 H892,1 g C7 H8

3944,17 kJ1 mol C7 H 8

=985 kJ

3. Para o proceso FeO(s) + 2 Al(s) AlO(s) + 2 Fe(s), calcula:a) A entalpQua da reaccin en condicins estndar e a calor desprendida ao reaccionar 16,0 g de FeO

coa cantidade suficiente de Al.b) A masa de xido de aluminio que se obtn no apartado anterior.Datos: H(AlO) = -1 662 kJmol; H(FeO) = -836 kJmol (P.A.U. Set. 12)Rta.: a) H = 826 kJ; Q = 82,8 kJ; b) m = 10,2 g AlO

Datos Cifras signifficativas: 42 Al(s) + 3/2 O(g) AlO(s) H(AlO) = -1662 kJ/mol

2 Fe(s) + 3/2 O(g) FeO(s) H(FeO) = -836 kJ/mol

Masa de xido de ferro(III) m(FeO) = 16,00 g

Masa molar: xido de ferro(III) M(FeO) = 159,7 g/mol

xido de aluminio M(AlO) = 102,0 g/mol

Inficgnitas


Entalpa da reaccin H

Calor desprendida ao reaccionar 16 g de xido de ferro(III) Q

Masa de xido de aluminio obtida m(AlO)



Soluficin:

a) Ecuacin:

FeO(s) + 2 Al(s) AlO(s) + 2 Fe(s)H

A entalpa de formacin dos elementos en estado normal nula, por defnicin.Pola lei de Hess,

H = H(AlO) + 2 H(Fe) (H(FeO) + 2 H(Al))

H = ( 1 662 [kJ]) (- 836 [kJ])

H = 826 kJ

Q=16,00 g Fe2 O31 mol Fe2 O3

159,7 g Fe2 O3

826 kJ1 mol Fe2 O3

=82,8kJ

b)

m (Al2 O3)=16,00 g Fe2 O31 mol Fe2 O3159,7 g Fe2O3

1 mol Al2 O31 mol Fe2 O3

102,0 g Al2 O31 mol Al2 O3

=10,2 g Al2 O3

4. A combustin do acetileno [CH(g)] produce dixido de carbono e auga.a) Escribe a ecuacin quQumica correspondente ao proceso.b) Calcula a calor molar de combustin do acetileno e a calor producida ao queimar 1,00 kg de

acetileno.Datos: H(CH(g))= 223,75 kJ/mol; H(CO(g)) = 393,5 kJ/mol; H(HO(g)) = -241,8 kJ/mol

(P.A.U. Xuo 06)Rta.: b) H(CH) = -1253 kJ/mol CH; Q = 4,8107 J/kg CH

Datos Cifras signifficativas: 42 C(grafto) + H(g) CH(g) H(CH) = +223,8 kJ/mol

C(grafto) + O(g) CO(g) H(CO) = 393,5 kJ/mol

H(g) + O(g) HO(g) H(HO) = 241,8 kJ/mol

Masa de acetileno m = 1,000 kg CH

Masa molar: CH M(CH) = 26,04 g/mol

InficgnitasCalor molar de combustin do acetileno H(CH)

Calor producida ao queimar 1,00 kg de acetileno Q




Soluficin:

a) Ecuacin de combustin do acetileno:

CH(g) + 5/2 O(g) 2 CO(g) + HO(g)H

b) Ecuacins de formacin:2 C(grafto) + H(g) CH(g) H(CH) = +223,8 kJ/molC(grafto) + O(g) CO(g) H(CO) = 393,5 kJ/molH(g) + O(g) HO(g) H(HO) = 241,8 kJ/mol


H(CH) = 2 H(CO) + H(HO) (H(CH) + 5/2 H(O))

H(CH) = (2 [mol CO] (393,5 [kJ/mol CO] 241,8 [kJ])) (223,8 [kJ])

H(CH) = -1 253,0 kJ/mol CH

Q=1,000 kg C2 H2103 g1 kg

1 mol C2 H226,04 g C2 H 2

1253 kJ1 mol C2 H2

=4,812 104 kJ=4,812107 J=48,12 MJ

5. a) A partir dos datos das entalpQuas de formacin calcula a entalpQua estndar de combustin do meta-no.b) Sabendo que a combustin de 1,0 g de TNT libera 4 600 kJ calcula o volume de metano, medido a 25 e 1 atm (101,3 kPa) de presin, que necesario queimar para producir a mesma enerxQua que 1,0 gde TNT.Datos: H(CH (g))= -75 kJmol; H(CO(g))= -394 kJmol; H(HO(g))= -242 kJmolR = 0,082 atmdmKmol = 8,31 JKmol (P.A.U. Xuo 12)Rta.: a) H(CH) = 803 kJ/mol CH; b) V = 140 dm CH

Datos Cifras signifficativas: 3C(grafto) + 2 H(g) CH(g) H(CH) = -75,0 kJ/mol

C(grafto) + O(g) CO(g) H(CO) = 394 kJ/mol

H(g) + O(g) HO(g) H(HO) = 242 kJ/mol

Enerxa desprendida E = 4600 kJ

Gas metano: Temperatura T = 25 = 298 K

Presin p = 101,3 kPa = 1,01310 Pa

Constante dos gases ideais R = 8,31 JKmol

Masa molar do metano M(CH) = 16,0 g/mol

InficgnitasCalor molar de combustin do metano H(CH)

Volume de CH(g) nas condicins dadas que desprende esa enerxa V



Ecuacin de estado dos gases ideais p V = n R T


Soluficin:

a) Ecuacin de combustin do metano:

CH(g) + 2 O(g) CO(g) + 2 HO(g)H

Ecuacins de formacin:C(grafto) + 2 H(g) CH(g) H(CH) = -75,0 kJ/molC(grafto) + O(g) CO(g) H(CO) = 394 kJ/molH(g) + O(g) HO(g) H(HO) = 242 kJ/mol

Pola lei de Hess,

H(CH) = H(CO) + 2 H(HO) (H(CH) + 2 H(O))

H(CH) = (394 [kJ] + 2 [mol HO] (242 [kJ/mol HO])) (75,0 [kJ] + 2 [mol O] (0 [kJ/mol O]))

H(CH) = 803 kJ/mol CH

b) Cantidade de metano que habera que queimar para producir 4 600 kJ

n(CH4)=4600 kJ1 mol CH4

803 kJ=5,73 mol CH4

Volume que ocupar a 25 e 101,3 kPa.

V (CH4)=n R T

p=

5,73 mol CH4 8,31 JK1 mol1 298 K

1,013 105 Pa=0,140 m 3=140 dm3 CH4

6. As entalpQuas estndar de combustin do C(s) e CH(l) son -393,5 kJ/mol e -3 301 kJ/mol, respectiva-mente; e o de formacin do HO(l) vale -285,5 kJ/mol. Calcula:a) A entalpQua estndar de formacin do benceno(l)b) A calor, expresada en kJ, necesaria para a obtencin de 1,0 kg de benceno(l).

(P.A.U. Xuo 09)Rta.: a) H = 83,5 kJ/mol b) Q = 1,0710 kJ

Datos Cifras signifficativas: 4CH(l) + 15/2 O(g) 6 CO(g) + 3 HO(l) H(CH) = -3 301 kJ/mol

C(s) + O(g) CO(g) H(C) = -393,5 kJ/mol

H(g) + O(g) HO(l) H(HO) = -285,5 kJ/mol

Masa de benceno m = 1,000 kg = 1 000 g CH

Masa molar do benceno M(CH) = 78,1 g/mol

InficgnitasEntalpa de formacin do benceno H(CH)

Calor necesaria para obter 1,0 kg de benceno Q



Soluficin:

a) Ecuacin de combustin do benceno:

CH(l) + 15/2 O(g) 6 CO(g) + 3 HO(l)H = -3 301 kJ/mol


A ecuacin de combustin do carbono slido (grafto) coincide coa ecuacin de formacin do CO(g).Ecuacins de formacin:6 C(s) +3 H(g) CH(l) H(CH)C(s) + O(g) CO(g) H(CO) = -393,5 kJ/molH(g) + O(g) HO(l) H(HO) = -285,5 kJ/mol

Pola lei de Hess,

H(CH) = 6 H(CO) + 3 H(HO) (H(CH) + 15/2 H(O))

-3 301 [kJ] = (6 [mol CO] (393,5 [kJ/mol CO] + 3 [mol HO] (-285,5 [kJ/mol HO])) (H(CH))

H(CH) = +83,5 kJ/mol CH

b) Para obter 1 000 g de CH necestanse

Q=1000 g C6 H61 mol C6 H678,1 g C6 H6

83,5 kJ1 mol C6 H6

=1,07103 kJ=1,07 MJ

7. a) Tendo en conta a lei de Hess, calcula a entalpQua en condicins estndar da seguinte reaccin, indi-cando se a reaccin exotrmica ou endotrmica: CH(g) + HO(l) CHOH(l)b) Calcula a cantidade de enerxQua, en forma de calor, que absorbida ou cedida na obtencin de 75 g de etanol segundo a reaccin anterior, a partir das cantidades adecuadas de eteno e auga.Datos: H(combustin)CH(g) = -1411 kJmol; H(combustin)CHOH(l) = -764 kJmol (P.A.U. Xuo 16)Rta.: a) H = -647 kJ/mol; b) Q = 1,0510 kJ

Datos Cifras signifficativas: 3CH(g) + 3 O(g) 2 CO(g) + 2 HO(l) H(CH) = -1411 kJ/mol

CHOH(l) + 3 O(g) 2 CO(g) + 3 HO(l) H(CHOH) = -764 kJ/mol

Masa de etanol m = 75,0 g CHOH

Masa molar: CHOH M(CHOH) = 46,1 g/mol

InficgnitasEntalpa da reaccin: CH(g) + HO(l) CHOH(l) H

Enerxa na obtencin de 75 g de etanol Q



Soluficin:

a) Como a entalpa unha funcin de estado, independente do camio.A ecuacin da reaccin pdese obter por combinacin lineal das ecuacins de combustin

CH(g) + 3 O(g) 2 CO(g) + 2 HO(l) H = - 1411 kJ/molCHOH(l) + 3 O(g) 2 CO(g) + 3 HO(l) H = - 764 kJ/mol

Deixando a primeira ecuacin como est e multiplicando a segunda por -1 e sumando queda:CH(g) + 3 O(g) = 2 CO(g) + 2 HO(l) H = -1411 kJ/mol2 CO(g) + 3 HO(l) = CHOH(l) + 3 O(g) -H = +764 kJ/molCH(g) + HO(l) = CHOH(l) H = -647 kJ/mol

A reaccin exotrmica, desprende enerxa.


b) Ao obter 75 g de CHOH desprndense

Q=75,0 g C2 H 5OH1 mol C2 H 5OH

46,1 g C2 H5 OH647 kJ

1 mol C6 H6=1,05103 kJ=1,05 MJ

8. Dada a seguinte reaccin: C(grafito) + 2 S(s) CS(l)a) Calcula a entalpQua estndar da reaccin a partir dos seguintes datos:

C(grafito) + O(g) CO(g)H = -393,5 kJmolS(s) + O(g) SO(g)H = -296,1 kJmolCS(l) + 3 O(g) CO(g) + 2 SO(g)H = -1072 kJmol

b) Calcula a enerxQua necesaria, en forma de calor, para a transformacin de 5 g de C(grafito) en CS(l), en condicins estndar.

(P.A.U. Set. 11)Rta.: a) H(CS) = 86 kJ/mol CS; b) Q = 36 kJ

Datos Cifras signifficativas: 4C(grafto) + O(g) CO(g) H(CO) = 393,5 kJ/mol

S(s) + O(g) SO(g) H(SO) = 296,1 kJ/mol

CS(l) + 3 O(g) CO(g) + 2 SO(g) H = -1072 kJ/mol

Masa de grafto m = 5,00 g C

Masa molar do carbono M(C) = 12,0 g/mol

InficgnitasEntalpa estndar de reaccin (de formacin do CS) H(CS)

Calor necesaria para converter 5 g de grafto en CS Q



Soluficin:

a) EcuacinsDe formacinC(grafto) + O(g) CO(g) H(CO) = -393,5 kJmolS(s) + O(g) SO(g) H(SO) = -296,1 kJmolC(grafto) + 2 S(s) CS(l) H(CS)De combustinCS(l) + 3 O(g) CO(g) + 2 SO(g) H(CS) = -1072 kJmol

Pola lei de Hess,

H(CS) = H(CO) + 2 H(SO) (H(CS) + 3 H(O))

-1072 [kJ] = (1 [mol CO] (393,5 [kJ/mol CO]) 2 [mol SO] (-296,1 [kJ/mol SO])) (H (CS) + 3 0)

H (CS) = 86 kJ/mol CS

Q=5,00 g C 1 mol C12,0 g C

86 kJ1 mol C

=36 kJ

9. Na fermentacin alcohlica da glicosa obtense etanol e dixido de carbono. A ecuacin quQumica co-rrespondente : CHO(s) 2 CO(g) + 2 CH-CHOH(l)


a) Calcula a H desta reaccin.b) Cantos decQumetros cbicos de dixido de carbono, medidos a 25 e 0,98 atm, poderQuanse obter na

fermentacin de 1 kg de glicosa?Datos: EntalpQuas estndar de combustin: CHO(s) = -2 813 kJ/mol;CH-CHOH(l) = -1 371 kJ/mol; R = 0,082 atmdmKmol (P.A.U. Set. 09)Rta.: a) H = -71 kJ/mol b) V = 277 dm

Datos Cifras signifficativas: 4CHO(s) + 6 O(g) 6 CO(g) + 6 HO(l) H(CHO) = -2 813 kJ/mol

CH-CHOH(l) + 3 O(g) 2 CO(g) + 3 HO(l) H(CH-CHOH) = -1 371 kJ/mol

Masa de glicosa m = 1,000 kg = 1 000 g CHO

Temperatura da reaccin t = 25 = 298 K

Presin exterior p = 0,98000 atm

Constante dos gases ideais R = 0,082000 atmdmKmol

Masa molar: CHO M(CHO) = 180,2 g/mol

InficgnitasEntalpa de fermentacin da glicosa H

Volume de CO que se podera obter na fermentacin V




Soluficin:

a) Como a entalpa unha funcin de estado, independente do camio.A ecuacin de fermentacin da glicosa pdese obter por combinacin lineal das ecuacins de combustin

CHO(s) + 6 O(g) 6 CO(g) + 6 HO(l) H = -2 813 kJ/molCH-CHOH(l) + 3 O(g) 2 CO(g) + 3 HO(l) H = -1 371 kJ/mol

Deixando a primeira ecuacin como est e multiplicando a segunda por -2 e sumando queda:CHO(s) + 6 O(g) = 6 CO(g) + 6 HO(l) H = -2 813 kJ/mol-2 CH-CHOH(l) - 6 O(g) = -4 CO(g) -6 HO(l) -2H = 2 742 kJ/molCHO(s) = 2 CO(g) + 2 CH-CHOH(l) H = -71 kJ/mol

b) Da reaccin de fermentacin axustada pdese calcular a cantidade de CO producido

n(CO2)=1 000 g C6 H12 O61 mol C6 H12 O6

180,2 g C6 H12 O6

2 mol CO21 mol C6 H12 O6

=11,10 mol CO2

Supoendo comportamento ideal para o CO:

V (CO2)=n R T

p=

11,10 mol CO2 0,082000 atmdm3 K1 mol1 298 K

0,9800 0atm=276,8 dm3 CO2

10. A calor que se desprende no proceso de obtencin dun mol de benceno lQuquido a partir de etino gas mediante a reaccin: 3 CH(g) CH(l) de -631 kJ. Calcula:a) A entalpQua estndar de combustin do CH(l) sabendo que a entalpQua estndar de combustin do

CH(g) -1302 kJmol.


b) O volume de etino, medido a 25 e 15 atm (1519,5 kPa), necesario para obter 0,25 dm de benceno.

Datos: R = 0,082 atmdmKmol = 8,31 JKmol; densidade benceno 950 g/dm(P.A.U. Xuo 13)

Rta.: a) H = -3 275 kJ/mol; b) V = 14,88 dm CH

Datos Cifras signifficativas: 43 CH(g) CH(l) H = -631,0 kJ/mol

CH(g) + 5/2 O(g) 2 CO(g) + HO(g) H(CH) = -1 302 kJ/mol

Volume de benceno lquido V(CH) = 0,25000 dm

Densidade do benceno lquido (CH) = 950,0 g/dm

Condiciones gas etino: Temperatura T = 25,00 = 298,2 K

Presin p = 15,00 atm = 1520 kPa



InficgnitasEntalpa de combustin do benceno H

Volume de etino necesario para obter 0,25 dm de benceno V(CH)




Soluficin:

a) Ecuacin de combustin do benceno:

CH(l) + 15/2 O(g) 6 CO(g) + 3 HO(g)H

Como a entalpa unha funcin de estado, independente do camio.A ecuacin de combustin do benceno pdese obter por combinacin lineal das ecuacins:

CH(g) + 5/2 O(g) 2 CO(g) + HO(g) H = -1 302 kJ/mol3 CH(g) CH(l) H = -631,0 kJ/mol

Multiplicando a primeira ecuacin por 3 e multiplicando a segunda por -1 e sumando queda:3 CH(g) + 15/2 O(g) = 6 CO(g) + 3 HO(g) 3H = -3 906 kJ/mol-3 CH(g) = -CH(l) -H = 631,0 kJ/molCH(l) + 15/2 O(g) = 6 CO(g) + 3 HO(g) H = -3 275 kJ/mol

b)

n(C6 H6)=0,2500 0dm3 C6 H6

950,0 g C6 H61 dm3 C6 H6

1 mol C6 H678,11 g C6 H6

=3,040 mol C6 H6

n(C2 H2)=3,040 mol C6 H6 3 mol C2 H21 mol C6 H6

=9,121 mol C2 H2

Volume que ocupar a 25 e 1520 kPa, supoendo comportamento ideal para o CH

V (C2 H2)=n R T

p=

9,121 mol C2 H2 8,31 JK1 mol1 298,2 K

1,520106 Pa=0,0140 9m3=14,9 dm3 C2 H2


11. a) Calcula a calor de formacin do acetileno (CH(g)) a partir das calores de formacin do HO(l) e do CO(g) e da calor de combustin do CH(g).b) Qe volume de dixido de carbono medido a 30 e presin atmosfrica (1 atm) xerarase na com-bustin de 200 g de acetileno?Datos: H(HO(l)) = 285,8 kJ/mol; H(CO(g)) = 393,3 kJ/mol; H(CH(g)) = -1300 kJ/molR = 0,082 atmdm/(Kmol) (P.A.U. Xuo 07)Rta.: a) H(CH) = 228 kJ/mol CH ; b) V = 382 dm CO

Datos Cifras signifficativas: 4CH(g) + 5/2 O(g) 2 CO(g) + HO(l) H(CH) = -1 300 kJ/mol


H(g) + O(g) HO(l) H(HO(l)) = 285,8 kJ/mol

Masa de acetileno m = 200,0 g CH

Presin que se mide o volume de CO p = 1,000 atm

Temperatura que se mide o volume de CO T = 30 = 303 K


InficgnitasCalor molar de formacin do acetileno H(CH)

Volume de CO a 30 e 1 atm xerado ao queimar 200 g de acetileno V



Soluficin:

a) Ecuacin de combustin do acetileno:

CH(g) + 5/2 O(g) 2 CO(g) + HO(g)H = -1300 kJ/mol

Ecuacins de formacin:2 C(grafto) + H(g) CH(g) H(CH)C(grafto) + O(g) CO(g) H(CO) = 393,31 kJ/molH(g) + O(g) HO(l) H(HO) = 285,8 kJ/mol

Pola lei de Hess,

H(CH) = 2 H(CO) + H(HO) (H(CH) + 5/2 H(O))

-1 300 kJ = (2 [mol CO] (393,3 [kJ/mol CO] 285,8 [kJ])) (H(CH))

H(CH) = 228 kJ/mol CH

b) Da estequiometra da reaccin:

n(CO2)=200 g C2 H21 mol C2 H 226,0 g C2 H2

2 mol CO21 mol C2 H2

=15,4 mol CO2

Supoendo comportamento ideal para o CO:

p V = n R T

V=n R Tp

=15,4 mol CO2 0,082 atmdm

3 K1 mol1 303 K

1,00 atm=382 dm3 CO2


12. Considera que a gasolina est composta principalmente por octano (CH) e que no bioetanol o com-posto principal o etanol (CHCHOH). Cos seguintes datos: H(CO(g)) = -393,5 kJ/mol; H(HO(l)) = -285,8 kJ/mol; H(CH(l)) = -5445,3 kJ/mol; H(CHCHOH(l)) = -1369,0 kJ/mol; densidade a 298 K do etanol = 0,79 g/cm e do octano = 0,70 g/cm.a) Escribe a ecuacin da reaccin de combustin do etanol e calcul entalpQua estndar de formacin

do etanol a 25 .b) Cantos litros de bioetanol necesQutanse para producir a mesma enerxQua que produce 1 dm de

gasolina?(P.A.U. Set. 14)

Rta.: a) H(CHO) = -275,4 kJ/mol; b) V = 1,43 dm CHCHOH

Datos Cifras signifficativas: 3



CH(l) + 25/2 O(g) 8 CO(g) + 9 HO(g) H(CH) = 5445,3 kJ/mol

CHCHOH(l) + 3 O(g) 2 CO(g) + 3 HO(l) H(CHO) = -1369,0 kJ/mol

Densidade do etanol CH = 0,790 g/cm

Densidade do octano CH = 0,700 g/cm

Volume de gasolina V = 1,00 dm

Temperatura T = 25 = 298 K

Masa molar: Octano M(CH) = 114 g/mol

Etanol M(CHO) = 46,1 g/mol

InficgnitasEntalpa de formacin do etanol H(CHO)

Volume de bioetanol que libera a mesma enerxa que 1 dm de gasolina V



Soluficin:

a) A ecuacin de combustin do etanol

CHCHOH(l) + 3 O(g) 2 CO(g) + 3 HO(l)

Pola lei de Hess,

H(CHO) = 2 H(CO) + 3 H(HO) (H(CH) + H(O))

-1369,0 kJ/mol CHO = (2 [mol CO] (393,5 [kJ/mol CO] + 3 [mol HO] (285,8 [kJ/mol HO])) (1 [mol CHO] H(CHO) + 3 [mol O] 0)

H(CHO(l)) = -275,4 kJ/mol

b) Un (1,00) litro de gasolina son

n(C8 H18)=1,00 dm3 gasolina

103 cm3

1 dm30,700 g gasolina

1 cm3 gasolina

1 mol C8 H 18114 g gasolina

=6,13 mol C8 H18

e ao queimarse produce unha enerxa de

Q=6,13 mol C8 H185445,3 kJ

1 mol C8 H18=3,34 104 kJ


A cantidade de bioetanol que producira esa enerxa sera

n(C2 H5OH )=3,34 104 kJ

1 mol C2 H5 OH

1369,0 kJ=24,4 mol C2 H5 OH

que ocuparan un volume de

V (C2 H5OH )=24,4 mol C2 H5 OH46,1 g C2 H5 OH

1 mol C2 H5 OH

1 cm 3 C2 H5 OH

0,790 g C2 H5 OH=1,43103 cm3=1,43 dm3 C2 H5 OH

13. A partir das entalpQuas de combustin e aplicando a Lei de Hess, calcula :a) A entalpQua da seguinte reaccin: 3 C(grafito)(s) + 4 H(g) CH(g).b) A enerxQua liberada cando se queima 1 dm de propano medido en condicins normais.Calores de combustin: H(C(grafito)(s)) = -393,5 kJmol; H(CH(g)) = -2219,9 kJmol; H(H(g)) = -285,8 kJ/mol; R = 0,082 atmLKmol = 8,31 JKmol (P.A.U. Set. 16)Rta.: a) H = 104 kJ; Q = -99,1 kJ

Datos Cifras signifficativas: 4CH(g) + 5 O(g) 3 CO(g) + 4 HO(l) H(CH) = 2219,9 kJ/mol

C(grafto)(s) + O(g) CO(g) H(C) = -393,5 kJ/mol

H(g) + O(g) HO(l) H(H) = -285,8 kJ/mol

Volume de propano que se queima V = 1,00 dm

Condicins normais: Temperatura T = 273,2 K

Presin p = 1,000 atm

Constante dos gases ideais R = 0,082000 atmLKmol

InficgnitasEntalpa de formacin do propano H(CH)

Enerxa liberada ao queimar 1 dm de propano en condicins normais. Q



Soluficin:

a) Como a entalpa unha funcin de estado, independente do camio.A ecuacin de formacin do propano pdese obter por combinacin lineal das ecuacins de combustin:

C(grafto)(s) + O(g) CO(g) H = -393,5 kJ/molH(g) + O(g) HO(l) H = -285,8 kJ/molCH(g) + 5 O(g) 3 CO(g) + 4 HO(l) H = -2219,9 kJ/mol

Multiplicando a primeira ecuacin por 3, a segunda por 4 e a terceira por -1 e sumando queda:3 C(grafto)(s) + 3 O(g) = 3 CO(g) 3 H = -1181 kJ4 H(g) + 2 O(g) = 4 HO(l) 4 H = -1143 kJ3 CO(g) + 4 HO(l) = CH(g) + 5 O(g) -H = 2220 kJ3 C(grafto)(s) + 4 H(g) CH(g) H = -104 kJ

b) A cantidade de propano que hai en 1 dm en condicins normais, supondo comportamento ideal, :

p V = n R T n=p VR T

= 1,000 atm 1,000 dm3

0,082000 atmdm 3 K1 mol1 273,2 K=0,0440 6mol C3 H8

A enerxa producida pola combustin :

Q = 0,04406 mol CH 2219,9 kJ/mol CH = 99,10 kJ


14. A entalpQua de combustin do propano(gas) 526,3 kcal. As H de formacin do dixido de carbono(gas) e da auga(lQuquida) son respectivamente 94,03 e 68,30 kcal/mol. Calcula:a) A entalpQua de formacin do propano.b) Os quilogramos de carbn que haberQua que queimar (cun rendemento do 80 %), para producir a

mesma cantidade de enerxQua que a obtida na combustin de 1 kg de propano.Dato: A entalpQua de combustin do carbn de 5 kcal/g (P.A.U. Xuo 04)Rta.: a) H(CH) = 29,0 kcal/mol CH ; b) 3 kg carbn

Datos Cifras signifficativas: 4CH(g) + 5 O(g) 3 CO(g) + 4 HO(l) H(CH) = 526,3 kcal/mol

C(grafto) + O(g) CO(g) H(CO) = 94,03 kcal/mol

H(g) + O(g) HO(l) H(HO) = 68,30 kcal/mol

Entalpa de combustin do carbn Q = 5,000 kcal/g carbn

Rendemento da combustin do carbn r = 80,00 %

Masa de propano que se queima m(CH) = 1,000 kg

Masa molar do propano M(CH) = 44,10 g/mol

InficgnitasEntalpa de formacin do propano H(CH)

Masa de carbn que produza a mesma enerxa que 1 kg CH m(carbn)


Soluficin:

a) Pola lei de Hess:

H(CH) = 3 H(CO) + 4 H(HO) (5 H(O) + H(CH))

1 [mol CH] (526,3 [kcal/mol CH]) =

= 3 [mol CO] (-94,03 [kcal/mol CO]) + 4 [mol HO] (-68,30 [kcal/mol HO]) 5 [mol O] 0 H(CH)

H(CH) = 28,99 kcal/mol CH

b) A enerxa producida por 1 kg de propano :

Q1=1000 g C3 H81 mol C3 H8

44,10 g C3 H8

526,3 kcal1 mol C3 H8

=1,194 104 kcal

A enerxa producida por 1 kg de carbn :

Q 2=1000 g carbn5,000 kcal1 g carbn

=5,000 103 kcal

Se o rendemento do 80 %, a enerxa producida realmente :

Q = 80,00 % 5,000 10 kcal/kg carbn = 4,000 10 kcal/kg carbn

Polo que a masa que se necesita de carbn :

m (carbn)=1,000 kg propano 1,194104 kcal

1,000 kg propano1,000 kg carbn

4,000103 kcal=2,984 kg carbn

Anlise: Se se tivesen en conta as cifras signifcativas dos datos para este apartado, (5 kcal/g), o resultado s tera unha cifra signifcativa e sera: 3 kg de carbn.


Tamn se podera usar o valor de H (CO) xa que equivale entalpa de combustin do grafto. Nese caso o resultado sera: m(carbn) =1,91 kg grafto. A diferenza entre ambos os resultados dbese a que o carbn (que non especifca se hulla, antracita, etc.) contn unha porcentaxe considerable de impurezas.

15. O cido etanoico(lQuquido) [cido actico] frmase ao reaccionar carbono(slido), hidrxeno molecular(gas) e osQuxeno molecular(gas). As calores de combustin do cido etanoico(l); hidrxeno(g) e carbono(s) son respectivamente 870,7; 285,8 e 393,13 kJ/mol.a) Escribe adecuadamente as ecuacins quQumicas dos distintos procesos de combustin e a

correspondente formacin do cido etanoico.b) Calcula a calor de formacin, a presin constante, de devandito cido etanoico.c) Cantas kilocalorQuas desprndense na formacin de 1 kg de cido etanoico?Dato: 1 J = 0,24 cal (P.A.U. Set. 04)Rta.: b) H = 487,1 kJ/mol; b) Q = 1,9410 kcal.

Datos Cifras signifficativas: 4CHCOOH(l) + O(g) 2 CO(g) + 2 HO(l) H(CHO) = -870,7 kJ/mol

C(grafto) + O(g) CO(g) H(C) = 393,1 kJ/mol

H(g) + O(g) HO(l) H(H) = 285,8 kJ/mol

Masa de cido etanoico m = 1,000 kg CHCOOH

Masa molar do cido etanoico M(CHO) = 60,05 g/mol

Equivalencia de unidades1 J = 0,24000 cal1 kJ = 0,24000 kcal

InficgnitasEntalpa de formacin do cido etanoico H(CHO)

Enerxa liberada na combustin Q



Soluficin:

a) Ecuacins de combustinCHCOOH(l) + O(g) 2 CO(g) + 2 HO(l) H(CHO) = 870,7 kJ/molC(grafto) + O(g) CO(g) H(C) = 393,13 kJ/molH(g) + O(g) HO(l) H(H) = 285,8 kJ/mol

Ecuacin de formacin do cido etanoico2 C(grafto) + 2 H(g) + O(g) CHCOOH(l) H


H(CHO) = 2 H(C) + 2 H(H) (H(CHO) + H(O))

870,7 [kJ] = (2 [mol C] (393,1 [kJ/mol C] + 2 [mol H] (285,8 [kJ/mol H])) (1 [mol CHO] H)

H(CHO) = 487,1 kJ/mol

c)

Q=1,000 kg C2 H4 O2103 g1 kg

1 mol C2 H4 O260,05 g C2 H4 O2

487,1 kJ1 mol C2 H4 O2

0,2400 0kcal1 kJ

=1,940 103 kcal


16. As entalpQuas de formacin do butano(g), dixido de carbono(g) e auga(l) a 1 atm (101,3 kPa) e 25 son-125,35 kJmol, -393,51 kJmol e -285,83 kJmol, respectivamente. Formula a reaccin de combus-tin do butano e calcula:a) A calor que pode subministrar unha bombona que contn 6 kg de butano.b) O volume de osQuxeno, medido en condicins normais, que se consumir na combustin do butano

contido na bombona.Dato: R = 0,082 atmdmKmol = 8,31 JKmol (P.A.U. Set. 13)Rta.: a) Q = 2,9700710 J; b) V = 15 m O

Datos Cifras signifficativas: 5C(s) + H(g) CH(g) H(CH) = -125,35 kJ



Masa de butano m(CH) = 6,0000010 g

Constante dos gases ideais R = 0,082 atmdmKmol

Masa molar do butano M(CH) = 58,124 g/mol

InficgnitasCalor desprendida na combustin de 6 kg de butano Q

Volume de osxeno necesario V(O)



Ecuacin dos gases ideais p V = n R T

Soluficin:

a) A ecuacin de combustin

CH(g) + 13/2 O(g) 4 CO(g) + 5 HO(l)

Pola lei de Hess,

H(CH) = 4 H(CO) + 5 H(HO) (H(CH) + 13/2 H(O))

H(CH) = (4 [mol CO] ( 393,51 [kJ/mol CO] + 5 [mol HO] ( 285,53 [kJ/mol HO])) (1 [mol CH] (-125,35 [kJ/mol CH]) + 13/2 [mol O] 0) = 2 877,84 kJ

A ecuacin termoqumica queda:

CH(g) + 13/2 O(g) 4 CO(g) + 5 HO(l)H = 2,87708410 kJ/mol CH

A cantidade de butano que hai nunha bombona de 6 kg :

n(C4 H10)=6,0000 0103 g C4 H10

1 mol C4 H1058,124 g C4 H10

=103,23 mol C4 H 10

A calor desprendida polo butano que hai nunha bombona de 6 kg :

Q = 103,23 [mol CH] 2,87708410 [kJ/mol CH] = 2,9700710 kJ

b) Da estequiometra da reaccin:

n(O2)=103,23 mol C4 H1013/2 mol O21 mol C4 H10

=670,98 mol O2

Supoendo comportamento ideal para o O,


V (O2)=n (O2)R T

p=

670,98 mol O20,082 atmdm3 K1 mol1273 K

1,0 atm=15 103 dm3 O2

Este resultado ten s das cifras signifcativas, porque son as do dato que menos ten (a constante R)

17. Se supoemos que a gasolina unha mestura de octanos de frmula xeral CH:a) Calcula o volume de aire medido a 25 e 1 atm (101,3 kPa) que se necesita para queimar 100 dm

de gasolina.b) Calcula a calor desprendida cando se queiman 100 dm de gasolina.Datos: R = 0,082 atmdmKmol = 8,31 JKmolH(CO(g)) = -393,5 kJmol; H(HO(l)) = -285,8 kJmol; H(CH(l)) = 249,8 kJmol;osQuxeno no aire = 21 % en volume; densidade do octano = 800 gdm (P.A.U. Xuo 10)Rta.: a) V = 1,0210 m aire b) Q = 4,1810 J

Datos Cifras signifficativas: 3Volume de gasolina V = 100 dm = 0,100 m

Densidade da gasolina = 800 g/dm = 800 kg/m

Aire(gas): Temperatura T = 25 = 298 K

Presin p = 101,3 kPa = 1,01310 Pa

Contido de osxeno no aire (% V) r = 21,0 % en volume

Entalpas estndar de formacin: Cifras signifficativas: 4C(grafto) + O(g) CO(g) H(CO(g)) = -393,5 kJ/mol

H(g) + O(g) HO(g) H(HO(l)) = -285,8 kJ/mol

C(grafto) + H(g) CH(l) H(CH(l)) = 249,8 kJ/mol

Constante dos gases ideais R = 8,31 molK

Masa molar do octano: M(CH) =114,2 g/mol

InficgnitasVolume de aire necesario V

Calor desprendida Q


EficuaficinsDe estado dos gases ideais p V = n R T

Lei de Hess H = H(prod.) H(react.)

Soluficin:

A ecuacin de combustin

CH(l) + 25/2 O(g) 8 CO(g) + 9 HO(g)

A cantidade de gasolina que hai en 100 dm :

n(C8 H18)=100 dm3 gasolina

1 m3

103 dm3800 kg gasolina

1 m3 gasolina

103 g1 kg

1 mol C8 H18114,2 g gasolina

=700 mol C8 H 18

A cantidade de osxeno que se necesita para a combustin :

n(O2)=700 mol C8 H1825 /2 mol O21 mol C8 H18

=8,75103 mol O2


Qe, supoendo comportamento ideal, ocuparn:

V=n (O2) R T

p=

8,75103 mol O2 8,31 JK1 mol1298 K

1,013105 Pa=214 m3 O2

Como o aire contn un 21 % en volume de osxeno, o volume de aire que conter ese volume ser:

V=214 m3 O2100 m3 aire

21,0 m3 O2=1,02 103 m 3 aire

Pola lei de Hess,

H(CH) = 8 H(CO) + 9 H(HO) (H(CH) + 25/2 H(O))

H(CH) = (8 [mol CO] (393,5 [kJ/mol CO] + 9 [mol HO] (285,8 [kJ/mol HO])) (1 [mol CH] 249,8 [kJ/mol CH] + 25/2 [mol O] 0) = 5 970 kJ

A ecuacin termoqumica queda:

CH(l) + 25/2 O(g) 8 CO(g) + 9 HO(l)H = 5,9710 kJ/mol CH

Q = 700 [mol CH] 5,9710 [kJ/mol CH] = 4,18106 kJ = 4,1810 J = 4,18 GJ

18. a) A partir dos datos da tboa, calcula a entalpQua estndar de combustin do metano.Enlace C H O H O = O C = O

EntalpQua de enlace en condicins estndar (kJ/mol) 413 482 498 715b) Calcula o volume de dixido de carbono medido a 25 e 1 atm (101,3 kPa) que se xerar na com-bustin completa de 100 g de metano.Dato: R = 0,082 atmLKmol = 8,31 JKmol (P.A.U. Set. 15)Rta.: a) H(CH) = -710 kJ/mol; b) V = 153 dm

Datos Cifras signifficativas: 3Entalpa de enlace: C H H(C-H) = 413 kJ/mol

O H H(O-H) = 482 kJ/mol

O = O H(O=O) = 498 kJ/mol

C = O H(C=O) = 715 kJ/mol

Presin p = 101,3 kPa = 1,01310 Pa

Temperatura T = 25 = 298 K

Masa de metano m(CH) = 100 g CH

Masa molar de l metano M(CH) = 16,0 g/mol


InficgnitasEntalpa estndar de combustin do metano H(CH)

Volume de dixido de carbono V

Outros smbolosCantidade de substancia n



Concentracin da substancia X [X] = n(X) / V


Soluficin:

a) A entalpa unha funcin de estado. A variacin de entalpa dun proceso independente do camio se-guido. A combustin do metano

CH(g) + 2 O(g) CO(g) + 2 HO(g)

pode imaxinarse por un hipottico camio de rotura e formacin de enlaces:

C + 4 H H = 4 H(C-H)

2 O = O 4 O H = 2 H(O=O)

C + 2 O O=C=O H = -2 H(C=O)

4 H + 2 O 2 HOH H = -4 H(O-H)

A entalpa de combustin do metano pode expresarse:

H(CH) = 4 H(C-H) + 2 H(O=O) 2 H(C=O) 4 H(O-H) =4 413 [kJ/mol] + 2 498 [kJ/mol] 2 715 [kJ/mol] 4 482 [kJ/mol] = -710 kJ/mol

b) Calclase a cantidade de CH

n(CH4)=100 g CH4 1 mol CH416,0 g CH4

=6,25 mol CH4

Calclase a cantidade de CO da ecuacin de combustin axustada:

n(CO) = n(CH) = 6,13 mol CO

Calclase o volume de CO da ecuacin de estado dos gases ideais:

p V = n R T V=n R T

p=6,25 mol8,31 Jmol

1 K1298 K

101,3 103 Pa=0,153 m3=153 dm3

CUESTINS

ESPONTANEIDADE.

1. Explica brevemente por que moitas reaccins endotrmicas transcorren espontaneamente a altas temperaturas.

(P.A.U. Xuo 07)

Soluficin:

O criterio de espontaneidade dunha reaccin qumica vn dado polo signo da entalpa libre ou enerxa librede Gibbs G:

G = H T S

onde H a variacin de entalpa do proceso e S a variacin de entropa.Un proceso espontneo se G < 0.Se a reaccin endotrmica,

H > 0

polo que se a temperatura moi baixa, o segundo termo apenas infe e

G > 0

que indica que o proceso non ser espontneo.

H CH

HH


Pero se a variacin de entropa do proceso positiva, e a temperatura o sufcientemente alta para que

T S > H

sera

G < 0

e o proceso sera espontneo.

LABORATORIO

1. Para calcular no laboratorio a entalpQua de disolucin do NaOH(s) dislvense 2,0 g de NaOH en 500 cm de auga nun calorQumetro que ten un equivalente en auga de 15 g, producQundose un aumento de temperatura de 1,0 .a) Explica detalladamente o material e procedemento empregados.b) Cal a entalpQua de disolucin do NaOH?Datos: Calor especQufica(auga) Calor especQufica(disolucin) = 4,18 J/(g) e densidade da auga = 1 gcm (P.A.U. Xuo 13)Rta.: a) H = 44 kJ / mol NaOH

Soluficin:

Nunha probeta de 500 cm, mdense 500 cm de auga e vrtense nun calormetro. Esprase uns minutos e mdese a temperatura cun termmetro.Psase un vidro de reloxo nunha balanza e btanse lentellas de NaOH cunha vareta ata que a sa masa au-mente 2,0 g.Rapidamente (para evitar a hidratacin e carbonatacin do NaOH) btase o hidrxido de sodio no ca-lormetro e axtase cunha vareta, comprobando a temperatura. Antase o valor mximo e rstase do valor inicial da da auga.

Clculos: (Suporei que os datos teen polo menos das cifras signifcativas)Ao ser o calormetro un sistema illado, o proceso adiabtico, non se intercambia calor coa contorna.

Q(cedida na disolucin) + Q(gaada pola disolucin) + Q(gaada polo calormetro) = 0

A masa de auga :

m(auga) = 500 cm 1,00 g/cm = 500 g auga

A calor gaada pola disolucin aproximadamente igual calor gaada pola auga:

Q = m(auga) c(auga) t = 500 g 4,18 J/(g) 1,0 = 2,110 J

A calor gaada polo calormetro calclase de forma anloga, usando o equivalente en auga do calormetro.

Q = m(equivalente en auga) c(auga) t = 15 g 4,18 J/(g) 1,0 = 63 J

Q(cedida na disolucin) = -(2,110 J + 63 J) = -2,210 J

H do= 2,210

3 J2,0 g NaOH

1 kJ

103 J

40 g NaOH1 mol NaOH

=44 kJ /mol NaOH

2. Desxase calcular no laboratorio a entalpQua de disolucin do NaOH(s) e para iso dislvense 4,0 g de NaOH en 500 cm de auga nun calorQumetro que ten un equivalente en auga de 15 g, producQundose un aumento da temperatura de 2,0 .a) Explica detalladamente o material e procedemento empregados.b) Cal a entalpQua molar de disolucin do NaOH?Datos: Calor especQufica(auga) Calor especQufica(disolucin) = 4,18 J/g e densidade(auga) = 1 g/mL

(P.A.U. Set. 15)


Soluficin:

Nunha probeta de 500 cm, mdense 500 cm de auga e vrtense nun calormetro. Esprase uns minutos e mdese a temperatura cun termmetro.Psase un vidro de reloxo nunha balanza e btanse lentellas de NaOH cunha vareta ata que a sa masa au-mente 4,0 g.Rapidamente (para evitar a hidratacin e carbonatacin do NaOH) btase o hidrxido de sodio no ca-lormetro e axtase cunha vareta, comprobando a temperatura. Antase o valor mximo e rstase do valor inicial da da auga.



A masa de auga :

m(auga) = 500 cm 1,0 g/cm = 500 g auga

A masa de disolucin :

m(disolucin) = 500 g auga + 4,0 g NaOH = 504 g disolucin

A calor gaada pola disolucin :

Q = m(disolucin) c(disolucin) t = 504 g 4,18 J/(g) 2,0 = 4,210 J


Q = m(equivalente en auga) c(auga) t = 15 g 4,18 J/(g) 2,0 = 1,310 J

Q(cedida na disolucin) = -(4,210 J + 1,310 J) = -4,310 J

H do= 4,310

3 J4,0 g NaOH

1 kJ

103 J

40 g NaOH1 mol NaOH

=43 kJ /mol NaOH

3. Explica detalladamente como se pode determinar no laboratorio a calor de disolucin de KOH(s) en auga. Efecta o clculo ( presin e temperatura de laboratorio) supoendo unha masa de hidrxido de potasio de 4,5 g que se disolven en 450 cm nun calorQumetro que ten un equivalente en auga de 15 g. O incremento da temperatura de 2,5 .Datos: Calor especQufica da auga: 4,18 J/(g) e densidade da auga: 1 g/cm. (P.A.U. Set. 05)Rta.: H(KOH) = 61 kJ/mol.

Soluficin:

Procedemento:Nunha probeta de 500 cm, mdense 450 cm de auga e vrtense nun calormetro. Esprase uns minutos e mdese a temperatura cun termmetro.Psase un vidro de reloxo nunha balanza e btase KOH cunha vareta ata que a sa masa aumente 4,5 g.Rapidamente (para evitar a hidratacin e carbonatacin do KOH) btase o hidrxido de potasio no ca-lormetro e axtase cunha vareta, comprobando a temperatura. Antase o valor mximo e rstase do valor inicial da temperatura da auga.

Clculos: (Suporei que os datos teen polo menos das cifras signifcativas)

masa de auga = 450 dm 1,0 g/cm = 450 g auga

Ao ser o calormetro un sistema illado, o proceso adiabtico, non se intercambia calor coa contorna.


A calor gaada pola disolucin aproximadamente igual calor gaada pola auga.




Q = m(equivalente en auga) c(auga) t = 15 g 4,18 J/(g) 2,5 = 1,610 J

Q(cedida na disolucin) = (4,710 + 1,610) J = 4,910 J

H do=4,910

3 J4,5 g KOH

1 kJ

103 J

56 g KOH1 mol KOH

=61 kJ /mol KOH

4. a) Indica o procedemento que se debe seguir e o material utilizado para determinar a entalpQua de di-solucin do NaCl, se ao disolver 0,2 moles de dita substancia en 500 cm de auga prodcese un incre-mento de temperatura de 2 .b) Cal ser o valor da entalpQua de disolucin do composto expresado en J/mol?Datos: Calor especQufica(auga) Calor especQufica(disolucin) = 4,18 J/(g); densidade(auga) = 1 g/cm

(P.A.U. Xuo 11)Rta.: b) H = -210 J/mol

Soluficin:

Material:Calormetro de 1 000 cm: recipiente illado (como uno termo)Probeta de 500 cm. Tubo cilndrico graduado en cm con base de apoio.Termmetro.Balanza.Vidro de reloxoAxitador. Vareta de vidro.

Procedemento:Nunha probeta de 500 cm, mdense 500 cm de auga e vrtense nun calormetro. Mdese a temperatura cuntermmetro.

Nunha balanza psanse: 0,20 mol NaCl58,5 g NaCl1 mol NaCl

=12 g NaCl sobre un vidro de reloxo.

Btase o cloruro de sodio no calormetro e axtase cunha vareta, comprobando a temperatura. Antase o valor mximo.Balirase o calormetro e lvase.


Calor gaada pola disolucin e o calormetro + calor desprendida no proceso de disolucin = 0

Supoendo que a calor absorbida polo soluto e o calormetro son desprezables fronte calor gaada pola auga

Q = - m(auga) c(auga) t = 500 g 4,18 J/(g ) 2,0 = 4,210 J

H do=4,2 10

3 J0,20 mol

=2,1104 J /mol

Anlise: Se ao botar 12 g de sal en auga a temperatura subise 2 habera que sospeitar que a substancia non era NaCl ou habera que tirar o termmetro, porque a disolucin de sal en auga non desprende calor.

5. Qrese determinar a H do proceso de disolucin dun composto inico AB. Indica o procedemento aseguir e o material a utilizar. Se ao disolver 0,2 moles de devandita substancia en 500 cm de auga pro-dcese un incremento de temperatura de 2 . Cal ser o valor de H, en J/mol, para devandito proce-so de disolucin?Datos: c(disolucin) = c(auga) = 4,18 J/(g) densidade da auga = 1 g/cm e masa de disolucin = masa da auga. (P.A.U. Set. 07)Rta.: H = 210 J/mol


Soluficin:

Nunha probeta de 500 cm, mdense 500 cm de auga e vrtense nun calormetro. Esprase uns minutos e mdese a temperatura cun termmetro.Psase un vidro de reloxo nunha balanza e engdese a masa do composto inico AB, que corresponde aos 0,2 moles, cunha vareta.Btase o slido inico no calormetro e axtase cunha vareta, comprobando a temperatura. Antase o valor mximo e rstase do valor inicial da da auga.



A calor gaada pola disolucin aproximadamente igual calor gaada pola auga:


A calor gaada polo calormetro suponse desprezable

Q(cedida na disolucin) = 4,210 J

H do=4,2 10

3 J0,20 mol

=2,1104 J /mol AB

6. Indica cun exemplo como determinarQuas no laboratorio a calor de neutralizacin dun cido forte cunha base forte, facendo referencia ao principio, material, procedemento e clculos.

(P.A.U. Xuo 05)

Soluficin:

Principio:Conservacin da enerxaAo ser o calormetro un sistema illado, o proceso adiabtico, non se intercambia calor coa contorna.

Q(cedida na neutralizacin) + Q(gaada pola disolucin) + Q(gaada polo calormetro) = 0

Material:Calormetro de 250 cmProbeta de 100 cmTermmetroAxitador

Reactivos:HCl 1,0 mol/dmNaOH 1,0 mol/dm

Procedemento:Nunha probeta de 100 cm, mdense 100 cm de disolucin de HCl de concentracin 1,0 mol/dm e vrtense nun calormetro. Mdese a temperatura cun termmetro. t =16,8 .Lvase a probeta e mdense 100 cm de disolucin de NaOH de concentracin 1,0 mol/dm. Mdese a sa temperatura que debera ser a mesma que a da disolucin de HCl xa que estn ambas as temperatura do laboratorio.Btase a disolucin de hidrxido de sodio no calormetro e axtase cunha vareta, comprobando a tempera-tura. Antase o valor mximo. t = 23,3 Balirase o calormetro e lvase.

Clculos: (Suporei que os datos teen polo menos das cifras signifcativas)Facendo as aproximacins:As calores especfcas de todas as disolucins son iguais calor especfca da auga. c = 4,18 Jg()As densidades das disolucins son iguais densidade da auga. = 1,0 g/cm


A calor gaada polo calormetro desprezable. Q = 0A masa de cada disolucin calclase:

m(disolucin) = V(disolucin) = 200 cm 1,0 g/cm = 200 g


Q = m(disolucin) c(disolucin) t = 200 g 4,18 Jg() (23,3 16,8) = 5,410 J


Q(cedida na neutralizacin) = 5,410 J

Na reaccin:

HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + HO(l)

que se pode escribir en forma inica:

H(aq) + OH(aq) HO(l)

reacciona:

n(HCl) = 0,100 dm 1,0 mol HCl / dm = 0,10 mol HCl

con

n (NaOH) = 0,100 dm 1,0 mol HCl / dm = 0,10 mol NaOH

Polo que a entalpa de reaccin :

H no=5,4 10

3 J0,10 mol

=54 J /mol

Anlise: O resultado aproximado ao tabulado de -57,9 kJ/mol, debido s aproximacins realizadas.

7. a) Indica o material a utilizar e o procedemento a seguir para determinar a entalpQua de neutralizacin de 100 cm dunha disolucin de HCl de concentracin 2,0 mol/dm con 100 cm dunha disolucin de NaOH de concentracin 2,0 mol/dm.b) Calcula o valor da entalpQua de neutralizacin expresado en kJ/mol se o incremento de temperatura que se produce de 12 .Datos: Calor especQufica(mestura) = Calor especQufica(auga) = 4,18 J/(g); densidades das disolucins do cido e da base = 1,0 g/cm. Considera desprezable a capacidade calorQufica do calorQumetro.

(P.A.U. Xuo 15)Rta.: H = 50 kJ/mol

Soluficin:

Material:Calormetro de 250 cm: recipiente illado (como un termo)Probeta de 100 cm. Tubo cilndrico graduado con base de apoio.TermmetroAxitador. vareta de vidro.

Procedemento:Nunha probeta de 100 cm, mdense 100 cm de disolucin de HCl de concentracin 2,0 mol/dm e vrtense nun calormetro. Mdese a temperatura cun termmetro.Lvase a probeta e mdense 100 cm de disolucin de NaOH de concentracin 2,0 mol/dm. Mdese a sa temperatura que debera ser a mesma que a da disolucin de HCl xa que estn ambas as temperatura do laboratorio.Btase a disolucin de hidrxido de sodio no calormetro e axtase cunha vareta, comprobando a tempera-tura. Antase o valor mximo.Balirase o calormetro e lvase.

Clculos: (Suporei que os datos teen polo menos das cifras signifcativas)


A calor especfca da mestura igual calor especfca da auga. c = 4,18 JgAs densidades das disolucins do cido e da base son iguais densidade da auga. = 1,0 g/cmA calor gaada polo calormetro desprezable. Q = 0A masa da disolucin do cido :

m(disolucin cido) = V(disolucin cido) = 100 cm 1,0 g/cm = 100 g

A masa de l a disolucin da base d o mesmo resultado que a do cido:

m(disolucin base) = V(disolucin base) = 100 cm 1,0 g/cm = 100 g

A masa da disolucin fnal a suma das masas das disolucins do cido e da base:

m(disolucin) = m(disolucin cido) + m(disolucin base) = 100 g + 100 g = 200 g


Q = m(disolucin) c(disolucin) t = 200 g 4,18 Jg 12 = 1,010 J


Q(cedida na neutralizacin) = 1,010 J

Na reaccin:




reacciona:


con

n(NaOH) = 0,100 dm 2,0 mol HCl / dm = 0,20 mol NaOH

Non hai reactivo limitante, polo que a entalpa da reaccin :

H no=1,0 10

4 J0,20 mol

1 kJ

103 J=50 kJ /mol

Anlise: Este resultado difre bastante do tabulado, -57,9 kJ/mol, anda que dentro da orde de magnitude.

8. Disponse no laboratorio das seguintes disolucins acuosas: 100 cm, de HCl de concentracin 0,10 mol/dm e 100 cm de NaOH de concentracin 0,10 mol/dm.a) Describe o procedemento e material que empregarQua para medir a calor de neutralizacin ao

mesturar as das disolucins.b) Calcula a calor molar de neutralizacin se na reaccin libranse 550 J.

(P.A.U. Xuo 10, Xuo 09)Rta.: H = -55 kJ/mol

Soluficin:

Material:Calormetro de 250 cm: recipiente illado (como un termo)Probeta de 100 cm. Tubo cilndrico graduado con base de apoio.TermmetroAxitador. Vareta de vidro.

Procedemento:Nunha probeta de 100 cm, mdense 100 cm de disolucin de HCl de concentracin 0,10 mol/dm e vrten-se nun calormetro. Mdese a temperatura cun termmetro.


Lvase a probeta e mdense 100 cm de disolucin de NaOH de concentracin 0,10 mol/dm. Mdese a sa temperatura que debera ser a mesma que a da disolucin de HCl xa que estn ambas temperatura do la-boratorio.Btase a disolucin de hidrxido de sodio no calormetro e axtase cunha vareta, comprobando a tempera-tura. Antase o valor mximo.Balirase o calormetro e lvase.

Clculos: (Suporei que os datos teen polo menos das cifras signifcativas)Usando o dato:

Q(cedida na neutralizacin) = 550 J

Na reaccin:




reacciona:


con

n(NaOH) = 0,100 dm 0,10 mol HCl / dm = 0,010 mol NaOH

Non hai reactivo limitante, polo que a entalpa da reaccin :

H no= 550 J

0,010 mol1 kJ

103 J=55 kJ /mol

ACLARACINS

Os datos dos enunciados dos problemas non adoitan ter un nmero adecuado de cifras significativas.Por iso supuxen que os datos teen un nmero de cifras significativas razoables, case sempre tres cifras sig-nificativas. Menos cifras daran resultados, en certos casos, con ampla marxe de incerteza. As que cando tomo un dato como V = 1 dm e reescrboo como:Cifras significativas: 3V = 1,00 dmo que quero indicar que supoo que o dato orixinal ten tres cifras significativas (non que as tea en realida-de) para poder realizar os clculos cunha marxe de incerteza mis pequena que a que tera se o tomase tal como o dan. (1 dm ten unha soa cifra significativa, e unha incerteza relativa do 100 %! Como as incertezas acumlanse ao longo do clculo, a incerteza final sera inadmisible. Entn, para que realizar os clculos? Abondara cunha estimacin).

Cuestins e problemas das Probas de Acceso Universidade (P.A.U.) en Galicia.Re sp o stas e composicin de Alfonso J. Barbadillo Marn.Algns clculos fxronse cunha folla de clculo OpenOfce (ou LibreOfce) do mesmo autor.Algunhas ecuacins e as frmulas orgnicas construronse coa extensin CLC09 de Charles Lalanne-Cassou.A traducin ao/desde o galego realizouse coa axuda de traducindote, de scar Hermida Lpez.Procurouse seguir as recomendacins do Centro Espaol de Metrologa (CEM)

http://www.cem.es/content/recomendaciones-sobre-unidades-de-medidahttp://www.traducindote.com/index.phphttp://extensions.services.openoffice.org/project/quick_formulehttp://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/document/CalculoPAU.htmlmailto:[email protected]://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/document/Quimica2Ga.htmlhttp://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/document/Quimica2Ga.htmlhttp://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/document/Quimica2Ga.htmlhttp://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/document/Quimica2Ga.htmlhttp://ciug.gal/exames.php


SumarioTERMOQUMICA.............................................................................................................................................. 1

PROBLEMAS .............................................................................................................................................................................1TERMOQUMICA................................................................................................................................................................1

CUESTINS ............................................................................................................................................................................18ESPONTANEIDADE...........................................................................................................................................................18

LABORATORIO ......................................................................................................................................................................19

ndice de exames P.A.U.2004................................................................................................................................................................................................

Set. 04..................................................................................................................................................................................14Xuo 04..............................................................................................................................................................................13

2005................................................................................................................................................................................................Set. 05..................................................................................................................................................................................20Xuo 05..............................................................................................................................................................................22

2006................................................................................................................................................................................................Xuo 06.................................................................................................................................................................................3

2007................................................................................................................................................................................................Set. 07..............................................................................................................................................................................1, 21Xuo 07........................................................................................................................................................................10, 18

2009................................................................................................................................................................................................Set. 09....................................................................................................................................................................................8Xuo 09..........................................................................................................................................................................5, 24

2010................................................................................................................................................................................................Xuo 10........................................................................................................................................................................16, 24

2011................................................................................................................................................................................................Set. 11....................................................................................................................................................................................7Xuo 11..............................................................................................................................................................................21

2012................................................................................................................................................................................................Set. 12....................................................................................................................................................................................2Xuo 12.................................................................................................................................................................................4

2013................................................................................................................................................................................................Set. 13..................................................................................................................................................................................15Xuo 13..........................................................................................................................................................................9, 19

2014................................................................................................................................................................................................Set. 14..................................................................................................................................................................................11Xuo 14.................................................................................................................................................................................1

2015................................................................................................................................................................................................Set. 15............................................................................................................................................................................17, 19Xuo 15..............................................................................................................................................................................23

2016................................................................................................................................................................................................Set. 16..................................................................................................................................................................................12Xuo 16.................................................................................................................................................................................6

TERMOQUMICA PROBLEMAS TERMOQUMICA1. O naftaleno (CH) un composto aromtico slido que se vende para combater a traza. A combustin completa deste composto para producir CO(g) e HO(l) a 25 e 1 atm (101,3kPa) desprende 5154 kJmol.a) Escribe as reaccins de formacin do naftaleno e a reaccin de combustin.b) Calcula a entalpa estndar de formacin do naftaleno e interprete o seu signo.

2. A entalpa de formacin do tolueno gas (CH) de 49,95 kJ/mol e as entalpas de formacin do CO(g) e do HO(l) son, respectivamente, 393,14 e 285,56 kJ/mol.a) Calcula a entalpa de combustin do tolueno, gas.b) Cantos kJ desprndense na combustin completa de 23 g de tolueno?

3. Para o proceso FeO(s) + 2 Al(s) AlO(s) + 2 Fe(s), calcula:a) A entalpa da reaccin en condicins estndar e a calor desprendida ao reaccionar 16,0 g de FeO coa cantidade suficiente de Al.b) A masa de xido de aluminio que se obtn no apartado anterior.

4. A combustin do acetileno [CH(g)] produce dixido de carbono e auga.a) Escribe a ecuacin qumica correspondente ao proceso.b) Calcula a calor molar de combustin do acetileno e a calor producida ao queimar 1,00 kg de acetileno.

5. a) A partir dos datos das entalpas de formacin calcula a entalpa estndar de combustin do metano.6. As entalpas estndar de combustin do C(s) e CH(l) son 393,5 kJ/mol e 3301 kJ/mol, respectivamente; e o de formacin do HO(l) vale 285,5 kJ/mol. Calcula:a) A entalpa estndar de formacin do benceno(l)b) A calor, expresada en kJ, necesaria para a obtencin de 1,0 kg de benceno(l).

7. a) Tendo en conta a lei de Hess, calcula a entalpa en condicins estndar da seguinte reaccin, indicando se a reaccin exotrmica ou endotrmica: CH(g) + HO(l) CHOH(l) b) Calcula a cantidade de enerxa, en forma de calor, que absorbida ou cedida na obtencin de 75g de etanol segundo a reaccin anterior, a partir das cantidades adecuadas de eteno e auga.8. Dada a seguinte reaccin: C(grafito) + 2 S(s) CS(l)a) Calcula a entalpa estndar da reaccin a partir dos seguintes datos: C(grafito) + O(g) CO(g)H = -393,5 kJmol S(s) + O(g) SO(g)H = -296,1 kJmol CS(l) + 3 O(g) CO(g) + 2 SO(g)H = -1072 kJmolb) Calcula a enerxa necesaria, en forma de calor, para a transformacin de 5 g de C(grafito) en CS(l), en condicins estndar.

9. Na fermentacin alcohlica da glicosa obtense etanol e dixido de carbono. A ecuacin qumica correspondente : CHO(s) 2 CO(g) + 2 CH-CHOH(l)a) Calcula a H desta reaccin.b) Cantos decmetros cbicos de dixido de carbono, medidos a 25 e 0,98 atm, poderanse obter na fermentacin de 1 kg de glicosa?

10. A calor que se desprende no proceso de obtencin dun mol de benceno lquido a partir de etino gas mediante a reaccin: 3 CH(g) CH(l) de -631 kJ. Calcula:a) A entalpa estndar de combustin do CH(l) sabendo que a entalpa estndar de combustin do CH(g) -1302 kJmol.b) O volume de etino, medido a 25 e 15 atm (1519,5 kPa), necesario para obter 0,25 dm de benceno.

11. a) Calcula a calor de formacin do acetileno (CH(g)) a partir das calores de formacin do HO(l) e do CO(g) e da calor de combustin do CH(g). b) Que volume de dixido de carbono medido a 30 e presin atmosfrica (1 atm) xerarase na combustin de 200 g de acetileno?12. Considera que a gasolina est composta principalmente por octano (CH) e que no bioetanol o composto principal o etanol (CHCHOH). Cos seguintes datos: H(CO(g))=393,5kJ/mol; H(HO(l))= -285,8 kJ/mol; H(CH(l)) = -5445,3 kJ/mol; H(CHCHOH(l))=1369,0 kJ/mol; densidade a 298 K do etanol = 0,79 g/cm e do octano =0,70 g/cm.a) Escribe a ecuacin da reaccin de combustin do etanol e calcul entalpa estndar de formacin do etanol a 25 .b) Cantos litros de bioetanol necestanse para producir a mesma enerxa que produce 1 dm de gasolina?

13. A partir das entalpas de combustin e aplicando a Lei de Hess, calcula :a) A entalpa da seguinte reaccin: 3 C(grafito)(s) + 4 H(g) CH(g).b) A enerxa liberada cando se queima 1 dm de propano medido en condicins normais.

14. A entalpa de combustin do propano(gas) 526,3 kcal. As H de formacin do dixido de carbono(gas) e da auga(lquida) son respectivamente 94,03 e 68,30 kcal/mol. Calcula:a) A entalpa de formacin do propano.b) Os quilogramos de carbn que habera que queimar (cun rendemento do 80 %), para producir a mesma cantidade de enerxa que a obtida na combustin de 1 kg de propano.

15. O cido etanoico(lquido) [cido actico] frmase ao reaccionar carbono(slido), hidrxeno molecular(gas) e osxeno molecular(gas). As calores de combustin do cido etanoico(l); hidrxeno(g) e carbono(s) son respectivamente 870,7; 285,8 e 393,13 kJ/mol.a) Escribe adecuadamente as ecuacins qumicas dos distintos procesos de combustin e a correspondente formacin do cido etanoico.b) Calcula a calor de formacin, a presin constante, de devandito cido etanoico.c) Cantas kilocaloras desprndense na formacin de 1 kg de cido etanoico?

16. As entalpas de formacin do butano(g), dixido de carbono(g) e auga(l) a 1 atm (101,3kPa) e 25 son -125,35 kJmol, -393,51 kJmol e -285,83 kJmol, respectivamente. Formula a reaccin de combustin do butano e calcula:a) A calor que pode subministrar unha bombona que contn 6 kg de butano.b) O volume de osxeno, medido en condicins normais, que se consumir na combustin do butano contido na bombona.

17. Se supoemos que a gasolina unha mestura de octanos de frmula xeral CH:a) Calcula o volume de aire medido a 25 e 1 atm (101,3 kPa) que se necesita para queimar 100dm de gasolina.b) Calcula a calor desprendida cando se queiman 100 dm de gasolina.

18. a) A partir dos datos da tboa, calcula a entalpa estndar de combustin do metano.

CUESTINS ESPONTANEIDADE.1. Explica brevemente por que moitas reaccins endotrmicas transcorren espontaneamente a altas temperaturas.

LABORATORIO1. Para calcular no laboratorio a entalpa de disolucin do NaOH(s) dislvense 2,0 g de NaOH en 500 cm de auga nun calormetro que ten un equivalente en auga de 15 g, producndose un aumento de temperatura de 1,0 .a) Explica detalladamente o material e procedemento empregados.b) Cal a entalpa de disolucin do NaOH?

2. Desxase calcular no laboratorio a entalpa de disolucin do NaOH(s) e para iso dislvense 4,0 g de NaOH en 500 cm de auga nun calormetro que ten un equivalente en auga de 15 g, producndose un aumento da temperatura de 2,0 C.a) Explica detalladamente o material e procedemento empregados.b) Cal a entalpa molar de disolucin do NaOH?

3. Explica detalladamente como se pode determinar no laboratorio a calor de disolucin de KOH(s) en auga. Efecta o clculo ( presin e temperatura de laboratorio) supoendo unha masa de hidrxido de potasio de 4,5 g que se disolven en 450 cm nun calormetro que ten un equivalente en auga de 15g. O incremento da temperatura de 2,5 .4. a) Indica o procedemento que se debe seguir e o material utilizado para determinar a entalpa de disolucin do NaCl, se ao disolver 0,2 moles de dita substancia en 500 cm de auga prodcese un incremento de temperatura de 2 .5. Qurese determinar a H do proceso de disolucin dun composto inico AB. Indica o procedemento a seguir e o material a utilizar. Se ao disolver 0,2 moles de devandita substancia en 500cm de auga prodcese un incremento de temperatura de 2 . Cal ser o valor de H, en J/mol, para devandito proceso de disolucin?6. Indica cun exemplo como determinaras no laboratorio a calor de neutralizacin dun cido forte cunha base forte, facendo referencia ao principio, material, procedemento e clculos.7. a) Indica o material a utilizar e o procedemento a seguir para determinar a entalpa de neutralizacin de 100 cm dunha disolucin de HCl de concentracin 2,0 mol/dm con 100cm dunha disolucin de NaOH de concentracin 2,0 mol/dm. b) Calcula o valor da entalpa de neutralizacin expresado en kJ/mol se o incremento de temperatura que se produce de 12C. Datos: Calor especfica(mestura) = Calor especfica(auga) = 4,18 J/(gC); densidades das disolucins do cido e da base = 1,0 g/cm. Considera desprezable a capacidade calorfica do calormetro.8. Disponse no laboratorio das seguintes disolucins acuosas: 100 cm, de HCl de concentracin 0,10 mol/dm e 100cm de NaOH de concentracin 0,10 mol/dm.a) Describe o procedemento e material que empregara para medir a calor de neutralizacin ao mesturar as das disolucins.b) Calcula a calor molar de neutralizacin se na reaccin libranse 550 J.

Documents

QQuímica P.A.U. TERMOQUÍMICA 1 TERMOQUÍMICAteleformacion.edu.aytolacoruna.es/ELVINAF2B8fb2/document/PAU_Quim... · QQuímica P.A.U. TERMOQUÍMICA 1 TERMOQUÍMICA PROBLEMAS TERMOQUÍMICA