INSTITUTO DE

EDUCACION

SUPERIOR

TECNOLOGICO

PUBLICO

ANDRES A. CCERES

DORREGARAY

15 de julio

2013 AREA ACADEMICA DE TECNOLOGIA

DE ANALISIS QUMICO TERMOQUIMICA

TECNOLOGIA DE ANALISIS QUMICO

TERMOQUMICA.

Es una rama de la fisicoqumica que trata de los cambios trmicos asociados a los cambios

qumicos y fsicos.

Su objetivo es determinar la cantidad de energa calorfica que se puede retirar

adicionar a los distintos procesos y el desarrollo de mtodos de clculo de dichos

reajustes sin recurrir a la experimentacin.

Energa: Capacidad de un sistema para realizar trabajo

ENERGA INTERNA (U E): es la energa total del sistema

MEDICIN DE LOS CAMBIOS TRMICOS:

Para determinar la variacin del calor que involucra una reaccin qumica se usa el

calormetro, que consiste en un recipiente aislado lleno de agua en el cual se sumerge la

cmara de reaccin

Cuando la reaccin es exotrmica el calor producido se transfiere al agua cuyo ascenso

de temperatura se lee con precisin mediante el termmetro sumergido en ella,

conociendo la cantidad de agua, su calor especfico y la variacin de temperatura se

calcula el calor de reaccin despus de tener en cuenta tambin algunas correcciones por

radiacin, velocidad de enfriamiento del calormetro, aumento de temperatura de las

vasijas, agitadores etc. Estas correcciones se evitan al determinar la capacidad calorfica

del calormetro por combustin de cierta cantidad conocida de sustancia, cuyo calor de

combustin se ha determinado con precisin. Con este fin, se elijen muestras de cido

benzoico, naftaleno azcar. Un procedimiento distinto de evitar correcciones es el de

reproducir por calefaccin elctrica el cambio de temperatura producido por el

calormetro, para el proceso que se estudia.

La cantidad de energa elctrica para lograrlo equivale al calor desprendido en el proceso.

Un aparato anlogo sirve tambin para las reacciones endotrmicas, pero en este caso se

medirn descensos de temperatura en lugar de aumentos.

CALOR DE REACCION A VOLUMEN CONSTANTE

O A PRESIN CONSTANTE

Hay dos condiciones generales bajo las cuales se realizan las mediciones termoqumicas:

A VOLUMEN CONSTANTE (PROCESO ISOCORO):

Si tengo un pistn mvil y este no se mueve sea dV = 0

quiere decir que el sistema no realiza trabajo :

Piston W = F x d . pro dV = 0

W = Fx 0 = 0 lo que nos conduce a:

Gas a V = K E = qv + W 1ra ley de termodinmica

E = qv + 0 . E = qv (1)

Siendo qv = calor a volumen constante.

Esto nos indica que cualquier cambio trmico que ocurre en el calormetro a volumen constante debe

ser una variacin en la energa interna.

A PRESIN CONSTANTE: ( PROCESO ISOBARO):

Cuando la presin se mantiene constante, y es la misma dentro y fuera del sistema, entonces

W= F x d aplicando diferenciales tendremos: W = V2V1

PdV = P(v2 V1) = PV

Aplicando la 1ra ley de termodinmica tendremos: E = q +W

E = qp + PV. de donde qp = E + PV (2)

donde: qp = calor a presin constante.

De acuerdo a la ecuacin (2) el cambio trmico observado en el calormetro a presin constante

comprende no solo una variacin en la energa interna si no tambin el trabajo de cualquier expansin

o contraccin del sistema.

Ahora la ecuacin (2) puede escribirse de esta manera:

qp = (E2 E1) + P(V2 V1)

qp = E2 - E1 + PV2 PV1 , para una reaccin qumica :

E2 = Ep = energa interna de los productos E1 = energa interna de los reactantes

Vp = volumen de los productos - Vr = volumen de los reactantes y luego ordenando:

qp = (Ep+ PVp) (Er+Pvr) pero como H = E +PV tendramos : Hp = Ep + PVp y

Hr = Er + PVr la ecuacin se convierte en :

qp = Hp Hr

qp = H (3)

Vemos, pues que el efecto trmico que ha volumen constante mide el cambio de energa interna,

nos da a presin constante la variacin de entalpa de los productos y reactivos. La ecuacin (1)

define el calor de reaccin a volumen constante y muestra que es igual a la cantidad termodinmica

E. Anlogamente, la ecuacin (3) define el calor de reaccin a presin constante y ensea que es

igual a H . La relacin entre ambas es:

H = E + PV .. (4)

Un valor positivo de H E muestra que el calor es absorbido durante el proceso, mientras que

uno negativo ensea que cede calor.

CALCULO DE E A PARTIR DE H Y VICEVERSA

De acuerdo con la ecuacin (4) la diferencia entre H E est dada por PV, donde p es

constante. El factor principal de la diferencia es por lo tanto V, el cambio de volumen que tiene

lugar durante la reaccin. Para aquellas que comprenden slidos y lquidos nicamente, las

variaciones de volumen son muy pequeas y pueden despreciarse, si la presin no es muy elevada.

En estos casos, H es igual a E en cambio en reacciones de gases, los cambios de volmenes

son grandes y deben tenerse en cuenta , entonces la diferencia entre H - E se calcula

simplemente si suponemos que los gases son ideales. Si, en general tenemos una reaccin en la que

toman parte nr moles de gases reactivos y np moles de gases productos, entonces, PVr = nrRT

PVp = npRT y como la presin es constante:

PV = P(Vp Vr) PV = ( np nr) RT PV = ngRT

PV = npRT - nrRT

si combinamos esto con la Ecc. (2) tendremos: H = E +ngRT (5)

CALOR DE FORMACIN:

El calor de formacin de una sustancia es aquel cambio trmico que acompaa a la formacin de un

mol de sustancia a partir de los elementos que lo conforman:

Ejemplo:

C(s) + 2H2(g) = CH

4(g) H

25C = - 17890 cal

nos da el calor tipo de formacin de un mol de metano a 25C . Por definicin H en la ecc. (5) es

igual a :

H 25c = -17890 = HCH4(g) (HC(s) 2HH2(g)) donde los distintos valores de H son las

entalpas de referencia por mol.

si se consideran las entalpas de los elementos, la informacin anterior sera suficiente para calcular

el contenido absoluto de calor del metano. Sin embargo no existe tal informacin. Para evitar esta

dificultad se hace la suposicin de que la entalpa de todos los elementos en un estado tipo a

25C es cero. Cuando un elemento existe en ms de una forma alotrpica bajo aquellas

condiciones, se elije la ms estable con entalpa cero. As se hace con el grafito en lugar del

diamante y con el azufre rmbico en vez del monoclnico, puesto que el azufre rmbico y el grafito

son las formas ms estables. En este supuesto, las entalpas del H2(g) y C(s) son cero a 25c con

tal de que ste ltimo sea grafito. Por ese motivo H 25c = HCH4(g); es decir; el calor de

formacin tipo del compuesto debe considerarse a 25c

Este se obtiene por medicin del H de la reaccin que comprende la formacin directa del

compuesto a partir de los elementos o por clculo desde los calores de reaccin que comprenden

el compuesto. Por ejemplo para hallar el calor tipo de formacin del fe2O3(s), se dispone de las

reacciones siguientes:

3C(s) + 2Fe2O3(s) = 4 Fe(s) + 3CO2 (g) H = + 110 800 cal. A

C(s) +O2(g) = CO2(g) H = -94 050 cal. . B

invertimos la ecc. A : 4 Fe(s) + 3CO2 (g) = 3C(s) + 2Fe2O3(s) H = - 110 800 cal

multiplicamos 3 C(s) +3O2(g) =3 CO2(g) H = -94 050 cal x 3 = -282150

resumiendo tenemos: 4Fe(s) + 3O2 (g) = 2Fe2O3 H = -110 800 +(-282 150) =392 950cal

pero son dos moles de F2O3 , entonces H = 392 950/2 = 196 475 Cal/ mol.

de otra manera tendremos:

Si tenemos en cuenta las suposiciones anteriores las entalpas del C(s), Fe(s), O2(g) son iguales a

cero, por ese motivo:

H = +110 800 = 3HCO2 - 2HFe2O3 HFe2O3 = 3(HCO2 H/2

HFe2O3 = 3(-94 050) (110 800)/2 = -196 500 cal/mol de Fe2O3

En la siguiente tabla se dan los calores de formacin de cierto nmero de compuestos qumicos a

25c. Con su ayuda se obtienen fcilmente los de multitud de reacciones. As por EJ.

Na2CO3(s) + 2HCl (g) = 2NaCl(s) + CO2 (g) + H2O (l)

H 25C = (2HNaCl + H CO2 +HH2O) - (H Na2CO3 + 2H HCl)

H 25C = [ 2(- 98230)+( -94 050) +(-68 320)] - [(-270300)+(-22060) = - 44 410 cal.]

TABLA DE CALORES TIPO DE FORMACION DE COMPUESTOS QUMICOS

H H SUSTANCIA CAL / MOL SUSTANCIA CAL/ MOL

H2O (L) - 68320 Ag2O(s) -7310

H2O(g) -57800 CuO(s) -38500

HCl(g) -22060 FeO(s) -64300

HBr(g) - 8660 Fe2O3(s) -196500

HI(g) 6200 Fe3O4(s) -267000

HNO3(l) -41400 NaCl(s) - 98320

H2SO4(l) -193910 KCl(s) -104180

H2S(g) -4820 AgCl(s) - 30 360

CO(g) -26420 NaOH(s) - 102000

CO2(g) -94050 KOH(s) -10200

NH3(g) -11040 AgNO3(s) -29400

NO(g) 21600 Na2SO4(s) -330500

NO2(g) 8090 PbSO4(s) -219500

SO2(g) -70960 Na2CO3(s) - 270300

SO3(g) -94450 CaCO3(s) -288450

ORGANICOS

Metano CH4 (g) -17890 Acetileno (g) C2H2 54190

Etano C2H6 (g) -20240 Benceno (l) C6H6 11720

PropanoC3H8 (g) -24820 Naftaleno(s) C10H8 14400

n-Butano C4H10 -29810 Metanol (l) CH3OH -57020

n - HexanoC6H14 -39960 EtanolC2H5OH (g) -56300

n - Octano C8H18 -49820 EtanolC2H5OH (l) -66360

Etileno C2H4 12500 cido ActicoCH4COOH -116400

CALORES DE COMBUSTIN

El calor de combustin es el cambio de energa CALORIFICA que acompaa a una reaccin de

combustin (quemado) de un compuesto qumico.

Ej.

C3H8 (g) + 5O2 (g) = 3CO2 (g) + 4H2O(l) H = - 530610 cal.

Por esa razn: H 25c = -530 610 = [3H CO2 (g) + 4 H H2O (l)] H propano H propano= 530 610 +3(- 94050) +4(- 68320) H propano = -24820 cal. luego el calor de formacin estndar del propano a partir de los elementos es:

3C(s) + 4H2(g) = C3H8(g) H25C = -24830 cal/mol

As mismo los calores de combustin ha resultado de gran utilidad en el estudio de las

diferencias de energa de las formas alotrpicas de los elemento. El carbono existe en dos

formas cristalinas, diamante y grafito, cuando ambas entran en combustin se encuentran

que los calores de combustin son:

C (diamante) + O2 (g) = CO2 (g) H 25c = - 94500 cal.

C (grafito) + O2 (g) = CO2 (g) H 25c = -94050 cal.

Por esta razn el carbono en forma de diamante tiene mayos contenido calorfico, y en la

transicin

C(grafito) = C(diamante) H 25C = 450 cal

Una informacin posterior proporcionada por los calores de combustin pertenece a la

energa asociada con ciertos grupos atmicos de la molcula. Se ha observado por

ejemplo, que el calor de combustin en una serie homloga de compuestos vara de manera

casi constante al pasar de un miembro al otro de la misma serie. As, por la adicin de un

grupo CH2 a la cadena normal de hidrocarburos saturados parannficos, el incremento del

H de combustin es aproximadamente 57000 cal. Regularidades parecidas se han

observado en otros agrupamientos y ligaduras, no solo en los calores de combustin si no

tambin en los de formacin como puede anticiparse, los incrementos trmicos varan con la

naturaleza del grupo y el carcter del enlace.

En la siguiente tabla se dan los calores de combustin de algunos compuestos orgnicos:

TABLA DECALORES DE COMBUSTION DE COMPUESTOS ORGNICOS

SUSTANCIA FORMULA H (CAL/ MOL)

Metano (g) CH4 -212800

Etano (g) C2H6 -372820

Propano (g) C3H8 -530600

n Butano (g) C4H10 -687980 n Pentano C5H12 -845160 Etileno (g) C2H4 -337230

Acetileno (g) C2H2 -310620

Benceno (g) C6H6 -787200

Benceno (l) C6H6 -780980

Tolueno (l) C7H8 -934500

Naftaleno(s) C10H8 - 1228180

Sacarosa(s) C12H22O11 - 1348900

Metano l(l) CH3OH -173670

Etanol (l) C2H5OH -326700

cido Actico (l) CH3COOH -208340

cido Benzoico (s) C6H5COOH -771200

CALORES DE NEUTRALIZACION DE ACIDOS Y BASES

Al neutralizar soluciones diluidas de cidos fuertes con bases fuertes tambin a la

temperatura ambiente, el calor de neutralizacin por mol de agua formada es esencialmente

constante e independiente de la naturaleza del cido o base.

Esta constancia del calor de neutralizacin se entiende fcilmente cuando se recuerda que

los cidos fuertes, bases y sales se disocian completamente en sus soluciones diluidas y

que en consecuencia el proceso de neutralizacin comprende nicamente la combinacin del

in hidrgeno e hidroxilo para formar agua no ionizada. Como este proceso es igual en toda

neutralizacin, el valor correspondiente de H ser constante para cada mol de agua

formada. El valor de esta cantidad a 25c, corregida al estado tipo es:

H+

(a=1) + OH-

(a=1) = H2O (l) H25C = -13360 cal.

Esta constancia del calor de neutralizacin no es aplicable cuando se trata de cidos dbiles

y bases fuertes, de bases dbiles y cidos fuertes o cuando cidos y bases son dbiles.

Las conductas de las reacciones mencionadas se explican teniendo en cuenta que en tales

neutralizaciones las combinaciones del in hidrgeno con el hidroxilo para formar el agua, no

es la nica reaccin que puede verificarse. Tmese el caso del del cido hidrocinico e

hidrxido de sodio por ej. El primero de stos, en agua se encuentra prcticamente no

ionizado. Antes de que el in hidrgeno del cido pueda reaccionar con el hidroxilo de la

base, debe verificarse una ionizacin, y como sta tiene lugar durante la neutralizacin, el

cambio trmico observado es la suma del calor de ionizacin del cido y de la neutralizacin

del in hidrogeno ionizado; es decir, despus de la correccin al estado tipo, la reaccin

resulta:

HCN (a=1) = OH-

(a=1) = CN-

(a=1) +H2O H25C = -2460 cal.

que en realidad esta constituida por dos reacciones:

HCN (a=1) = H+

(a=1) + CN-

(a=1) H 25C = Hi

H+

(a=1) + OH-

(a=1) = H2O (l) H25C = -13360 cal

La suma de las dos ltimas reacciones nos da:

Hi +(-13360) = - 2460

Hi = + 10900 cal.

Donde Hi, es el calor de ionizacin del cido hidrocinico po mol. Para nuestro propsito,

la ligera ionizacin del agua de un cido tan dbil como el hidrocinico puede despreciarse.

De manera anloga se explican los resultados sobre la neutralizacin de las bases dbiles y

cidos fuertes y de las bases y cidos dbiles. En el primer caso debe considerarse el

calor de ionizacin de la base dbil y en el ltimo los calores de ionizacin tanto del cido

como de la base dbil.

OTROS CALORES DE REACCION

Hay muchos tipos de calores de reaccin adems de los mencionados. As por ejemplo,

tenemos el de fusin, vaporizacin, sublimacin, disociacin, hidrogenacin, polimerizacin,

etc. Todos ellos estn sujetos al mismo tratamiento termodinmico discutido aqu.

CALORES DE REACCIO A PARTIR DE LAS ENTALPIAS DE ENLACE:

Se ha propuesto varios mtodos para evaluar los calores de reaccin de un proceso para lo

cual no existe datos trmicos disponibles. De stos el ms popular es el que est basado

en las entalpas de enlace. este mtodo es aplicable a las reacciones gaseosas entre

sustancias que tienen solo enlaces covalentes, y est basado en los supuestos siguientes:

a.- Que todas las entalpas de los enlaces de un tipo particular, como el metano C-H son

idnticas.

b.- Que las entalpas de enlace son independientes de los compuestos en que aparecen.

Aunque ninguna de las suposiciones es vlida estrictamente, sin embargo el mtodo ofrece

un procedimiento simple y bastante satisfactorio para determinar las entalpas de muchas y

variadas reacciones-

Al establecer las entalpas de enlace a usar en los clculos, aquellas sustancias como el

hidrgeno, nitrgeno, cloro, oxgeno, etc. se toman como los valores obtenidos para la

disociacin de las molculas por medio trmico o espectroscpico. De nuevo, para hallar el

valor de C-H se toma el calor de formacin del metano a partir del C(s) y H(g), y ste ltimo

combinado con la sublimacin del carbono y disociacin del H2(g) para obtener el calor de

disociacin del metano en los tomos de gas. Este resultado se divide entonces por

cuatro, para hallar el valor del enlace C H.

Al continuar el proceso con diversos tipo de compuestos y reacciones, es posible

establecer un conjunto promedio de las entalpas de enlace y sus valores como los que se

muestran en la tabla siguiente. Al utilizar estas entalpas un signo ms se adscribe a la

entalpa de enlace roto, porque para ello se precis adsorcin de calor, y el signo menos

se utiliza cuando se produce un enlace y hay desprendimiento calorfico.

Podemos ilustrar el uso de las entalpas de enlace con varios ejemplos. Supongamos

primero, que se busca el cambio entlpico a 25c de la reaccin:

H2C = CH2 (g) + H2(g) = H3C - CH3(g)

En este caso los cuatro enlaces C H en el C2H4 estn inafectados y pueden

despreciarse. Sin embargo, un doble enlace se rompe en C2H4 y uno en H H en H2. A su

vez, en el C2H6 se produce un enlace C C y dos C H ; en consecuencia escribiremos

para el H:

H25C = -(HC C + 2H C H ) +( HC=C + H H H)

al colocar en la ecuacin anterior las entalpas de enlace de la tabla resulta lo siguiente :

H25C = = - (83 +198) + (147 + 104) = - 30 Kcal.

El valor observado experimentalmente para la reaccin de la ecuacin es H25c = -33

Kcal.

Como un segundo ejemplo, consideramos la reaccin:

2C(s) +3H2(g) +1/2 O2(g) = H3C o CH3(g) H = H1 a

antes de que las entalpas se utilicen aqu el C(s) tiene que convertirse a C(g). Con este fin

desdoblaremos la ecuacin anterior en dos reacciones:

2C(g) + 3H2(g) + O2 (g) = H3C O CH3(g) H = H2 b

2C(s) = 2C(g) H3 = 344 Kcal. .. c

cuya suma de las Ecc. a y b tenemos:

H2 = -(2H c- o + 6H c H) +(3 H H H + 1/2H o=O)

H 2 = -(168 +594 + ( 312 +59)

H2 = -391 Kcal.Al combinar este resultado con la Ecc.. c, se obtieneH1 = -391 +

344 = - 47 kcal. El valor observando es H25C = -44 Kcal.

TABLA VALORES EMPIRICOS DE LAS ENTALPIAS DE ENLACE

A 25c (Kcal/mol)

ENLACE H ENLACE H

H H 104 C Cl 79

H F 135 C Br 66

H Cl 103 C S 62

H Br 88 C = S 114

O O 33 C - N 70

O = O 118 C = N 147

O H 111 C=- N 210

C H 99 N - N 38

C - O 84 N=N 100

C= O 170 N =- N 226

C C 83 N H 93

C = C 147 F F 37

C =- C 194 Cl Cl 58

C F 104 Br Br 46

C(s, graffito) = C(g) 172

VARIACION DEL CALOR DE REACCION CON LA TEMPERATURA.

En general el H de una reaccin es funcin de la temperatura y presin y E lo es de la

temperatura y volumen. Sin embargo, aqu estudiaremos nicamente los efectos de la

temperatura en H y E.

El calor de una reaccin obtenida calorimtricamente o por clculo corresponde a alguna

temperatura definida. A otras diferentes aqul vara. Como las reacciones se realizan a

diversas temperaturas, es necesario con frecuencia conocer los calores de reaccin a otras

diferentes de aquellas en que fueron determinadas, por tanto es muy deseable un mtodo

de clculo del calor de reaccin a una temperatura a partir de otra.

En tal caso juega un papel muy importante las capacidades calorficas de las cuales existen

de dos tipos Cp y el Cv , cuyas ecuaciones veremos en seguida:

Capacidad calorfica de un sistema: se denomina capacidad calorfica de un sistema a la

cantidad de calor requerida para elevar un (1) grado la temperatura del sistema.

Capacidad calorfica Molar: Cantidad de calor requerida para elevar un grado de

temperatura un mol de sustancia.

Calor especfico: Cantidad de calor requerido por un gramo de sustancia para elevar su

temperatura un grado.

Cuando se trata de gases usaremos las capacidades calorficas molares de dos tipos:

Capacidad calorfica a volumen constante: Cuando el volumen permanece constante mientras

se eleva la temperatura, lo que da origen a un aumento de presin del gas. EL

CALENTAMIENTO SE REALIZA EN RECIPIENTE CERRADO.

Capacidad Calorfica a presin Constante: Cuando la presin se mantiene constante,

mientras se eleva la temperatura, lo que da origen a un aumento de volumen del gas. EL

CALENTAMIENTO SE REALIZA EN RECIPIENTE ABIERTO.

DE TODO ESTO PODEMOS DESIGNAR:

Cv = Capacidad calirficva molar a volumen constante

Cp = Capacidad calorfica molar a presin constante

cv = calor especfico a volumen constante.

cp = calor especfico a presin constante.

Para los gases ideales se puede formular :

Cv = dE/dT (1)

Cp = dH/dT (2)

Ahora para un calentamiento a presin constante, desde T1= t inicial y T2 = t final; la

aecc. (2) podemos escribirla de la siguiento e forma:

H = qp ( calor a presin constante) dT H = CpdT.

H = t2t1CpdT.

EJERCICO DE APLICACIN:

Calcular el calor requerido para calentar 640 g de gas oxgeno de 30 a 340c a la

presin constante de 01 atmf., si la ecuacin de su capacidad calorfica es Cp = 6.5 +0.00T

cal/mol K para la variacin de la capacidad calorfica con la temperatura:

SOLUCIN

1.- DATOS

m = 640 g = masa. de gas oxgeno.

Ti = 30 = 303K Tf = 340= 613K

Cp. = 6.5 + 0.00T cal/mol K. Si escribimos la ecuacin termoqumica tendremos:

20 O2 (g,303K , 1 atmf.) =20 O2(g, 613Kc, 1atmf.)

, por lo que la ecuacin de la capacidad calorfica ser:

Cp = 20(6.5 +0.00T) cal/mol K) ahora si aplicamos la ecuacin (2) tendremos:

H = qp = CpdT = 20(6.5 + 0.00T)dT= Ti

Tf 20(6.5+0.00T) dT = 613

303 20(6.5 + 0.00T) dT

= 613

303(130)dT + = 613

303( 0.02T)dT = 130 613

303 dT + 0.02 613

303 TdT

H = qp = 130(613 -303) + 0.02(T2/2)

613 303 = 130(310) + 0.02(613

2/2 303

2/2)

H = 40300 + (3758 918.1) = 43140 cal/mol K

Ejercicios de aplicacin:

EJERCICO N1

Calcular la entalpa estndar de formacin del xido de zinc a partir de los datos siguientes:

a) H 2 SO 4 ( aq ) + Zn ( s ) > ZnSO 4 ( aq ) + H 2 ( g ) ; /\ H = - 80,1 Kcal

b) 2 H 2 ( g ) + O 2 ( g ) > 2 H 2 O ( l ) ; /\ H = -136,6 Kcal

c) H 2 SO 4 ( aq ) + ZnO ( s ) > ZnSO 4 ( aq ) + H 2 O ( l ) ; /\ H = - 50,52 Kcal

solucin:

La reaccin de formacin del xido de zinc es:

Zn (s) + 1/2 O 2 (g) ----> ZnO (s) .

Y esta reaccin se obtiene a partir de las reacciones anteriores combinndolas de forma

que se anulen los compuestos que no entran a formar parte de la reaccin pedida.

Se combinan de la forma siguiente:

- c ) ZnSO 4 (aq) + H 2 O (l ) ------> H 2 SO 4 (aq) + ZnO (s) ; H = + 50,52 Kcal

a ) H 2 SO 4 (aq) + Zn (s) ----> ZnSO 4 (aq) + H 2 (g) ; H = - 80,1 Kcal

1/2 b) H 2 (g) + 1/2 O 2 (g) --------> H 2 O (l ) ; H = - 68,3 Kcal

__________________________________________________________

Zn (s) + 1/2 O 2 (g) ----> ZnO (s) H = - 97,88 Kcal

EJERCICO N 2 Calcular el calor de combustin del butano sabiendo que los calores de formacin de dixido de carbono, agua lquida y butano son, respectivamente, -393,0; -242,0 y -125,0 Kj/mol RESOLUCIN La reaccin que hemos de obtener: la combustin del butano es la siguiente: C 4 H 10 (g) + 13/2 O 2 (g) > 4 CO 2 (g) + 5 H 2 O (l)

mientras que las reacciones de formacin que nos dan son las siguientes: a) C (s) + O 2 (g) ----> CO 2 (g) ; H = - 393,0 Kj b) H 2 (g) + 1/2 O 2 (g) ----> H 2 O (l) ; H = - 242,0 Kj c) 4 C (s) + 5 H 2 (g) -----> C 4 H 10 (g) ; H = -125,0 Kj Combinando estas tres reacciones debemos obtener la primera, lo cual se consigue sumndolas de la forma siguiente: 4 .a ) 4 C (s) + 4 O 2 (g) ----> 4 CO 2 (g) ; H = - 1572,0 Kj 5.b) 5 H 2 (g) + 5/2 O 2 (g) ----> 5 H 2 O (l) ; H = - 1210,0 Kj - c) C 4 H 10 (g) -----> 4 C (s) + 5 H 2 (g) ; H = + 125,0 Kj ____________________________________________________________________ C 4 H 10 (g) + 13/2 O 2 (g) > 4 CO 2 (g) + 5 H 2 O (l) ; H = - 2657,0 Kj que es la reaccin de combustin del butano y por tanto, esta entalpa as obtenida es la entalpa de combustin del butano

EJERCICIO N 3 Conociendo las entalpas normales de formacin del dixido de carbono: -94,05 Kcal/mol y del agua lquida: -68,52 Kcal/mol y la entalpa de combustin del benceno (C 6 H 6 ) : - 781,68 Kcal, calcular la entalpa normal de formacin del benceno. Las reacciones para las cuales nos ofrecen datos sobre sus entalpas son: a) C (s) + O 2 (g) > CO 2 (g) ; H = - 94,05 Kcal b) H 2 (g) + O 2 (g) > H 2 O (l) ; H = - 68,52 Kcal c) C 6 H 6 (l) + 15/2 O 2 (g) > 6 CO 2 (g) + 3 H 2 O (l) ; H = - 781,68 Kcal Las cuales hemos de combinar para obtener la reaccin de formacin del benceno, que es:

6 C (s) + 3 H 2 (g) > C 6 H 6 (l)

Para lo cual debemos asociarlas de la forma siguiente: - c) 6 CO 2 (g) + 3 H 2 O (l) > C 6 H 6 (l) + 15/2 O 2 (g) ; H = + 781,68 Kcal 6 a) 6.C (s) + 6.O 2 (g) > 6.CO 2 (g); H = 6. (- 94,05) = - 564,3 Kcal 3 b) 3.H 2 (g) + 3/2 O 2 (g) > 3.H 2 O (l); H = 3.(- 68,52) = -205,56 Kcal Las cuales, al sumarlas, queda: 6 C (s) + 3 H 2 (g) > C 6 H 6 (l) ; H = + 11,82 Kcal EJERCICO N 4 La entalpa normal de formacin del cloruro de plata slido es de - 30,4 Kcal/mol, mientras que para la reaccin: Pb (s) + 2 AgCl (s) > 2 Ag (s) + PbCl 2 (s) Es /\ H = + 25,1 Kcal. Con estos datos, determine la entalpa normal de formacin del Cloruro de plomo (II) slido. RESOLUCIN Las reacciones cuyas entalpas conocemos ya que son las que se nos dan en el problema, son: a) Ag ( s ) + 1/2 Cl 2 (g) -----> AgCl ( s ) ; H = - 30,4 Kcal b) Pb ( s ) + 2 AgCl ( s ) -----> 2 Ag ( s ) + PbCl 2 ( s ) ; H = + 25,1 Kcal La reaccin cuya entalpa hemos de calcular es la reaccin de formacin del cloruro de plomo(II) slido, y es: Pb ( s ) + Cl 2 ( g ) > PbCl 2 ( s ) Para obtenerla a partir de las reacciones dadas, hemos de tomar la reaccin b) , que es en la que aparece el PbCl2 ( s ) , y para eliminar el AgCl que est incluido en ella, se coge 2 veces la reaccin a), y nos queda: 2 a) 2.Ag ( s ) + Cl 2 (g) -----> 2.AgCl ( s ) ; H = 2.(- 30,4) = - 60,8 Kcal b) Pb ( s ) + 2 AgCl ( s ) -----> 2 Ag ( s ) + PbCl 2 ( s ) ; H = + 25,1 kcal Al sumar ambas: Pb (s) + Cl 2 ( g ) > PbCl 2 ( s ) ; H = - 35,7 kcal Que es, por tanto, la entalpa de formacin del cloruro de plomo(II) slido

EJERCICIO N5 Las entalpas de formacin del dixido de carbono gas, y agua lquida son, respectivamente,- 94,05 y - 68,52 Kcal/mol, mientras que el calor de combustin del cido actico (CH 3 -COOH) lquido es de - 2,08 Kcal/mol. Con estos datos, determine la entalpa normal de formacin del cido actico lquido. RESOLUCIN Las reacciones cuyas entalpas conocemos ya que son las que se nos dan en el problema, son: a) C (s) + O 2 (g) -----> CO 2 ( s ) ; H = - 94,05 Kcal b) H 2 (s) + 1/2 O 2 ( g ) -----> H 2 O ( l ) ; H = - 68,52 Kcal c) CH3 -COOH( l ) + 2 O 2( g ) -----> 2 CO 2( g ) + 2 H 2 O ( l ) ; H = - 2,08 kcal La reaccin cuya entalpa hemos de calcular es la reaccin de formacin del cido actico lquido, y es: 2 CO( s ) + 2 H 2 (g) + O 2 ( g ) > CH3 -COOH( l ) Para obtenerla a partir de las reacciones dadas, hemos de tomar la reaccin c) dada la vuelta (- c) , que es en la que aparece el CH3 -COOH( l ) , y para eliminar el CO 2( g ) y el H 2 O ( l ) se deben coger 2 veces las reacciones a) y b) , y nos queda: - c) 2 CO 2( g ) + 2 H 2 O ( l ) > CH3 -COOH( l ) + 2 O 2( g ) ; H = + 2,08 kcal 2 a) 2 C ( s ) + 2 O 2 (g) -----> 2 CO 2 ( s ) ; H = 2.(- 94,05) = - 188,10 Kcal 2 b) 2 H 2 ( s ) + O 2 ( g ) -----> 2 H 2 O ( l ) ; H = 2.(- 68,52) = - 137,04 Kcal Al sumar ambas:

2 CO( s ) + 2 H 2 (g) + O 2 ( g ) > CH 3 -COOH( l ) ; H = - 323,06 kcal Que es, por tanto, la entalpa de formacin del cido actico lquido EJERCICIO N6 Sabiendo que la entalpa de combustin de la propanona, CH3-CO-CH 3 (L) es ) H = -187,2 Kj/mol, hallar la entalpa de formacin de la misma, si las entalpas de formacin del dixido de carbono y del agua lquida son, respectivamente: - 393,5 y - 285,8 Kj/mol. . (Suponer que el agua final se obtiene en estado lquido.) RESOLUCIN Las reacciones de las cuales nos ofrecen datos sobre sus entalpas son: a) CH3-CO-CH 3 (L) + 4 O 2 (g) > 3 CO 2 (g) + 3 H 2 O (g) ) H = -187,2 Kj b) C (s) + O 2 (g) ----> CO 2 (g) ) H = -393,5 Kj c) H 2 (g) + O 2 (g) ----> H 2 O (L) ) H = -285,8 Kj Las cuales hemos de combinar para obtener la reaccin de formacin del benceno, que es:

3 C (s) + 6 H 2 (g) + O 2 (g) > CH 3 -CO-CH 3 (L)

Para lo cual debemos asociarlas de la forma siguiente:

- a) 3 CO 2 (g) + 3 H 2 O (L) > CH3-CO-CH 3 (L) + 4 O 2 (g) ) H = + 187,2 Kj 3.b) 3.C (s) + 3.O 2 (g) ----> 3.CO 2 (g) ) H = - 1180,5 Kj 3c) 3.H 2 (g) + 3/2 O 2 (g) ----> 3. H 2 O (L)) H = - 857,4 Kj Las cuales, al sumarlas, queda: 3 C (s) + 6 H 2 (g) + O 2 (g) > CH 3 -CO-CH 3 (L) ; H = - 1850,7 Kj EJERCICIO N7 Conociendo las entalpas normales de formacin del dixido de carbono: -94,05 Kcal/mol y del agua lquida: -68,52 Kcal/mol y la entalpa de combustin del benceno (C 6 H 6 ) : - 781,68 Kcal, calcular la entalpa normal de formacin del benceno. RESOLUCIN Las reacciones para las cuales nos ofrecen datos sobre sus entalpas son: a) C (s) + O 2 (g) > CO 2 (g) ; H = - 94,05 Kcal b) H 2 (g) + O 2 (g) > H 2 O (l) ; H = - 68,52 Kcal c) C 6 H 6 (l) + 15/2 O 2 (g) > 6 CO 2 (g) + 3 H 2 O (l) ; H = - 781,68 Kcal Las cuales hemos de combinar para obtener la reaccin de formacin del benceno, que es:

6 C (s) + 3 H 2 (g) > C 6 H 6 (l) Para lo cual debemos asociarlas de la forma siguiente: - c) 6 CO 2 (g) + 3 H 2 O (l) > C 6 H 6 (l) + 15/2 O 2 (g) ; H = + 781,68 Kcal 6 a) 6.C (s) + 6.O 2 (g) > 6.CO 2 (g) ; H = 6. (- 94,05) = - 564,3 Kcal 3 b) 3.H 2 (g) + 3/2 O 2 (g) > 3.H 2 O (l) ; H = 3.(- 68,52) = -205,56 Kcal Las cuales, al sumarlas, queda: 6 C (s) + 3 H 2 (g) > C 6 H 6 (l) ; H = + 11,82 Kcal EJERCICIO N8 Las entalpas de formacin del dixido de carbono gas, y agua lquida son, respectivamente,- 94,05 y - 68,52 Kcal/mol, mientras que el calor de combustin del cido actico (CH 3 -COOH) lquido es de - 2,08 Kcal/mol. Con estos datos, determine la entalpa normal de formacin del cido actico lquido. RESOLUCIN Las reacciones cuyas entalpas conocemos ya que son las que se nos dan en el problema, son: a) C ( s ) + O 2 (g) -----> CO 2 ( s ) ; H = - 94,05 Kcal b) H 2 ( s ) + 1/2 O 2 ( g ) -----> H 2 O ( l ) ; H = - 68,52 Kcal c) CH3 -COOH( l ) + 2 O 2( g ) -----> 2 CO 2( g ) + 2 H 2 O ( l ) ; H = - 2,08 kcal La reaccin cuya entalpa hemos de calcular es la reaccin de formacin del cido actico lquido, y es: 2 CO( s ) + 2 H 2 (g) + O 2 ( g ) > CH3 -COOH( l ) Para obtenerla a partir de las reacciones dadas, hemos de tomar la reaccin c) dada la vuelta (- c) , que es en la que aparece el CH3 -COOH( l ) , y para eliminar el CO 2( g ) y el H 2 O ( l ) se deben coger 2 veces las reaccines a) y b) , y nos queda:

- c) 2 CO 2( g ) + 2 H 2 O ( l ) > CH3 -COOH( l ) + 2 O 2( g ) ; H = + 2,08 kcal 2 a) 2 C ( s ) + 2 O 2 (g) -----> 2 CO 2 ( s ) ; H = 2.(- 94,05) = - 188,10 Kcal 2 b) 2 H 2 ( s ) + O 2 ( g ) -----> 2 H 2 O ( l ) ; H = 2.(- 68,52) = - 137,04 Kcal Al sumar ambas: 2 CO(s) + 2 H 2 (g) + O 2 (g) > CH3 -COOH ( l ) ; H = - 323,06 kcal Que es, por tanto, la entalpa de formacin del cido actico lquido EJERCICIO N9 Calcular la variacin de entalpa de la reaccin: 3C ( grafito ) + 4H 2 ( g ) C 3 H 8 ( g ) Datos: Entalpas de combustin: C 3 H 8 ( g ) = - 2220 kJ/mol; C ( grafito ) = - 393,5 kJ/mol y del H2(g ) = - 285,9 kJ/mol RESOLUCIN Las reacciones cuyos datos nos dan son: a) C 3 H 8 ( g ) + 5 O 2 ( g ) > 3 CO 2 ( g ) + 4 H 2 O ( l ) ; H = - 2220 Kcal b) C ( grafito ) + O 2 ( g ) > CO 2 ( g ) ; H = - 393,5 Kcal c) H 2 ( g ) + O 2 ( g ) > H 2 O ( l ) ; H = - 285,9 Kcal Estas tres reacciones las hemos de combinar de la forma siguiente para obtener la reaccin dada:: 3. b) 3.C ( grafito ) + 3 O 2 ( g ) > 3 CO 2 ( g ) ; H = 3.( - 393,5) Kcal 4. c) 4.H 2 ( g ) + 2. O 2 ( g ) > 4.H 2 O ( l ) ; H = 4.( - 285,9) Kcal - a) 3 CO 2 ( g ) + 4 H 2 O ( l ) > C 3 H 8 ( g ) + 5 O 2 ( g ) ; H = + 2220 Kcal

3C (grafito) + 4H 2 ( g ) -> C 3 H 8 ( g ) ; H = - 104,1 Kcal