Termoquimica

Ejercicios Resueltos 

1-  Dada la siguiente reacción de Combustión : 

2 NO (g) + O2 (g) --------------->  2 NO2 (g) 

Conociendo los calores de formación: 

 ΔH°f NO = -21,6 Kcal/mol 

 ΔH°f NO2 = -8,03 Kcal/mol 

Indicar 

a) entalpía de Reacción. 

b) Señala que tipo de reacción.

Desarrollo 

Para resolver este ejercicio debemos tener en cuenta la siguiente fórmula 

                                              ΔH°r = Σ ΔH Productos - Σ ΔH Reactantes 

Los calores de formación consideran 1 mol , si hay un coeficiente estequiometrico adelante debes multiplicar ese por la entalpía de formación  (en un proceso de combustión no se considera el Oxigeno) 

                                          ΔH°r =  2 x -8,03 kcal/mol  - (  2 x -21,6 kcal/mol )

ΔH = -16,06 kcal/mol + 43.2 kcal/mol 

ΔH = +27.14 kcal/mol 

a) La entalpía de reacción es +27.14 Kcal/mol 

b) La reacción es de tipo endotérmica, es decir, absorbe calor. 

2- Dada la siguiente reacción: 

B (g) + C (g) ---------------> BC (g)  

Datos:

ΔH = -24 KJ/mol 

ΔS = -0,16 KJ/K 

Calcular 

a) La energía Libre de Gibs (ΔG) a 25°C  

b) Si la reacción es espontanea o no 

c) Temperatura para que la reacción sea espontanea 

Desarrollo: 

Lo primero que debemos hacer es convertir los grados celcius a kelvin. 

 273 K + 25° C = 298 K 

Ahora utilizamos la siguiente formula: 

ΔG = ΔH - T x ΔS                   T= temperatura

Aplicamos: 

ΔG= -24 KJ/mol - 298 K x - 0,16 KJ/mol

ΔG= -24  + 47,68 

a) ΔG= +23,68 KJ 

b) La reacción no es espontánea ( ΔG > 0) 

NOTA: 
ΔG > 0 NO ESPONTÁNEA 
ΔG = 0 Está en Equilibrio 

ΔG < 0 Espontánea 

Para calcular la temperatura el  ΔG=0 (Equilibrio) , ahora igualamos la ecuación a 0 

 ΔH - T x ΔS = 0 

ΔH = T x ΔS

T = ΔH / ΔS

T = -24 KJ/mol / - 0,16 KJ/K 

  C) T= 150 K 

3- A partir de la siguiente ecuación termodinámica 

CaCO3 (s)  ---------->  CaO (g) + CO2 (g)    ΔH = +181,6 KJ/mol 

a) Calcular el calor necesario para descomponer 50 grs de CaCO3 

b) En esta reacción. ¿Aumenta o disminuye la Entropía?  

PA: Ca 40 - C 12 - O 16 uma 

Desarrollo: 

Lo primero que debemos hacer es convertir los 50 grs de CaCO3 a moles 

n = 50 grs / 100 grs/mol 

= 2 moles de CaCO3 

Ahora Calculamos el calor de la siguiente manera 

1 mol de CaCO3 =  181.6 KJ/mol 

     2 mol de CaCO3               x                

= 363,2 KJ 

b) Esta pregunta es conceptual, es decir, debemos conocer que es la entropía 

Entropía es la segunda ley termodinámica que indica que: "El universo tiende al desorden", como sabemos en el estado solido de la materia las partículas se encuentran muy juntas, en el liquido un poco mas separados y en gaseoso separadas 

En este caso el Carbonato de calcio de estado SÓLIDO se convierte a oxido de calcio GASEOSO y anhídrido carbónico (CO2) GASEOSO

Entonces como pasa de SOLIDO A GASEOSO 

R: AUMENTA LA ENTROPÍA EN LA REACCIÓN 

REACCIONES 

Cuando la ΔH es 

(+) La reacción es endotermica   

(-) La reacción es exotermica 

A + B ------------------->  AB + Q Energía)

Cuando va calor, energía o una C en los productos la reacción es exergónica 

(Energia) Q + A + B ----------------> AB

Cuando va calor, energía o una C en los reactantes la reacción es Endergónica 

LEY DE HESS 

4- Calcular ΔH° de reacción: 

C (s) + CO2 (g)  ------------> 2 CO (g) 

Sabiendo que: 

 CO (g) + 1/2 O2 (g) ----------> CO2 (g)     ΔH°= -283,0 KJ

 C (s) + O2 (g) ----------> CO2 (g)              ΔH°= -393,5 KJ 

Desarrollo: 

El objetivo de este ejercicio es lograr calcular ΔH° 

Hay que tener en consideracion que cada vez que se de vuelta la ecuación se debe cambiar el signo de la entalpia y si multiplicas o divides por un numero debes cambiar la entalpia. 

En las 2 ecuaciones hay oxigeno , pero en nuestra original no entonces debemos encontrar la manera de eliminarlas 

 CO2  ----------> 1/2 O2 + CO              ΔH° = 283,0 KJ 

C + O2 --------> CO2                           ΔH° = -393,5 KJ 

Como tenemos 1/2 de O2 y abajo 1 O2 , Multiplicamos por 2 la primera ecuación

2 x /  CO2 ---------> 1/2 O2 + CO 

Evaluando seria 

2CO2 -------------> O2 + 2CO  ΔH°= 566 KJ 

C + O2 ------------------> CO2      ΔH°= -393,5 KJ

Ahora eliminamos los oxígenos 

2CO2 -------------> O2 + 2CO  ΔH°= 566 KJ 

C + O2 ------------------> CO2      ΔH°= -393,5 KJ

Ahora simplificamos 

2 CO2 ---------> 2 CO
C -------------> CO2 

Entonces nuestra ecuación queda como la original 

CO2 (g) + C (s) ----------- 2 CO (g) 

Como ultimo paso debemos calcular la Entalpia 

  566 KJ - 393,5 KJ = + 172,5 KJ (Endotermica) 

5- Tenemos que calentar una barra de aluminio de 6000 gramos desde una temperatura de 25°C hasta alcanzar una temperatura de 50°C, si esta barra tiene una capacidad calorica especifica de 895 J/Kelvin x Kg 

a) Calcular el calor 

Desarrollo: 

Para calcular el calor debemos recordar la siguiente formula 

Q = m  x  c  x  ΔT

Donde: 

Q: Calor (Julios)

m: Masa (Kilogramos) 

c: capacidad calorica especifica (Julios/Kelvin x Kg) 

ΔT: Diferencia de temperatura ( T final - T inicial ) 

Debemos transformar los 6000 gramos a Kilogramos 

1 Kg = 1000 gramos 

             x       6000 gramos          

        

Son 6 kilogramos , ahora debemos calcular ΔT (Pero esta debe estar en Kelvin) 

25° C + 273 K = 298 K Inicial 

50° C + 273 K = 323 K Final 

ΔT = 323 - 298 = 25 K 

Ahora solo evaluamos: 

Q = 6 Kg x (895 J/ K x Kg)  x  25 K 

Q = + 134250 Julios