domingo, 25 de octubre de 2015

Termoquímica. Actividades de aprendizaje Hoja Nº 4 (con problemas resueltos)

Calor de formación y de reacción (entalpías de formación y de reacción). Ley de Hess
    1.- Durante la combustión de 1 mol de átomos de azufre en condiciones estándar se desprenden 296,8 kJ y durante la combustión de 1 mol de sulfuro de hidrógeno 560 kJ. Con estos datos determina la variación de entalpía que se produce en el proceso: 2 H2S (g) + SO2 (g)   2 H2O (l) + 3 S (s).
    2.- Dadas las entalpías estándar de formación: ΔHof [CO (g)] = –110,5 kJ/mol;
    ΔHof [CO2(g)] = –393,5 kJ/mol. Hallar la entalpía de la siguiente reacción: CO (g) + ½ O2 (g)  CO2 (g)
    3.- Calcula el calor de formación a presión constante del CH3–COOH (l) (ácido acético) si conoces que los calores de combustión del C (s), H2 (g) y CH3–COOH) (l) son respectivamente –393,13, –285,9 y –870,7 kJ/mol.
    4.- Calcula el calor de formación del ácido metanoico (HCOOH), a partir de los siguientes calores de reacción:  C (s) + ½ O2 (g) CO (g); ΔH = –110,4 kJ 
    H2 (g) + ½ O2 (g) H2O (l); ΔH = –285,5 kJ 
    CO (g) + ½ O2 (g) CO2 (g); ΔH = –283,0 kJ 
    HCOOH(l) + ½O2 (g) H2O(l) + CO2(g); ΔH = –259,6 kJ
    5.- Calcula el calor de formación a presión constante del metano (g) (CH4) a partir de los calores de combustión del C (s), H(g) y CH4 (g) cuyos valores son respectivamente  393,5,  285,9 y  890,4 kJ/mol.
    6.- Para la fabricación industrial de ácido nítrico, la reacción de partida es la oxidación del amoniaco: 4 NH3 (g) + 5 O2 (g) 6 H2O (g) + 4 NO (g). Calcular ΔH0reacción. Datos: ΔH0f (kJ/mol): NH3: –46,2; H2O: –241,8; NO: +90,4 kJ/mol
    7.- En una fábrica de cemento es necesario aportar al horno 3300 kJ por cada kilogramo de producto. La energía se obtiene por combustión de gas natural (que se considerará metano puro) con aire. Se pide: a) Formule y ajuste la reacción de combustión del gas natural. b) Determine el calor de la combustión completa del gas natural c) Calcule, por tonelada de cemento producido, la cantidad necesaria del gas natural expresada en kg. d) ¿Cuantos metros cúbicos de aire medidos a 1atm y 25ºC serán necesarios para la combustión completa de la cantidad de gas natural del apartado e) Considere que la combustión del gas natural se realiza en condiciones estándar y que el aire contiene un 21% en volumen de oxigeno. Δf : metano: –74,8kJ/mol; CO2: –393,5kJ/mol y H2O: –285,8kJ/mol R = 0,082 atm l/mol K ; Masas atómicas: C=12, H=1, O=16.
    8.- a) Formule la reacción de formación del etanol. b) Calcule la entalpía de formación del etanol en condiciones estándar, sabiendo que la entalpía de combustión del etanol es –29,69 kJ/g, la entalpía de formación del dióxido de carbono es –393,34 kJ/mol y la entalpía de formación del agua líquida es –285 kJ/mol c) Interprete el resultado numérico obtenido en cuanto a su signo. Masas atómicas: C=12, H=1, O=16
    9.- Calcule a) El calor de hidratación de la cal viva. b) El calor desprendido cuando se apaga, añadiendo suficiente cantidad de agua, una tonelada de cal viva. DATOS: ΔHf H2O(l) = -285,5 kJ/mol; ΔHf CaO(s) = -634,9 kJ/mol; ΔHf Ca(OH)2= -985,6 kJ/mol. Masas atómicas Ca = 40; O = 16.
Energía de enlace (enalpía de enlace)
    10.- a) Define la magnitud denominada energía de enlace. b) ¿Cuál es la unidad internacional en que se mide la energía de enlace? c) ¿Cómo se puede calcular la entalpía de una reacción determinada si disponemos de una tabla de valores de energía de enlace? d) ¿Cómo se explica que la entalpía de enlace C=C no alcance el doble del valor de la entalpía del enlace  C–C?
    11.- Determina la entalpía normal de formación del metano, con lo siguientes datos:
    ΔH0sublimación [C(g)] =716,7 kJ/mol; Eenlace [H–H] = 436,4 kJ/mol; Eenlace [C–H] = 415,3 kJ/mol.
    12.ría medias de enlace (kJ/mo)
    Energías medias de enlace (kJ/mol)
    Enlace
    Energía
    Enlace
    Energía
    H–H
    436
    C=C
    610
    C–H
    415
    C=N
    615
    C–C
    347
    C–N
    285
    C–O
    352
    O=O
    494
      Calcula la entalpía de hidrogenación del etileno para formar etano, según la reacción:
          CH2=CH2 + H2 CH3–CH3 a partir de los datos de la tabla adjunta.
    13.- A partir de las energías de enlace (Ee) (C H) = 415,3 kJ/mol; (Cl Cl) = 243,8 kJ/mol; (C Cl) = 327,8 kJ/mol; y (Cl H) = 432,4 kJ/mol, determinar la entalpía normal de reacción del proceso: CH4(g)+ Cl2(g) →  CH3Cl(g) + Hcl(g)

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