Calorimetria De Combustion I.

CALORIMETRIA DE COMBUSTION I.
CAPACIDAD CALORIFICA DEL CALORIMETRO
OBJETIVO
El alumno aprenderá el manejo del calorímetro de combustión y determinara su capacidad calorífica.
GUIA DE ESTUDIOS
1. Explique que es un calorímetro de combustión.

Es un aparato especialmente diseñado para realizar la combustión completa de sustancias solidas y liquidas reteniendo todos los productos de lareacción para que pueda evaluarse todo el calor liberado.

2. ¿Qué es la capacidad calorífica del calorímetro?

Es el calor de combustión de una sustancia para entre el aumento de temperatura provocado por el calorímetro.

3. Demuestre que para un sistema cerrado en el que solo podría realizarse trabajo de expansión o de compresión a volumen constante ΔU= QV.Cuando el volumen es cte W=0
∆U+∆Ep+∆Ek=Q+W dU=Qv
dU=dQ+dW
dW=-Pdv ∆U=Qv
dU=dQ-Pdv

4. Escribala reacción de combustión completa y balanceada para el acido benzoico.

C6H5COOH(S) + 15/2 O2(g) 7 CO2(g) + 3 H2O(l)

5. Consulte en la literatura las entalpias de formación ΔHFº del C6H5COOH(S), el CO2 (g), y el H2O a 25ºC. calcule con ellas el cambio de entalpia de la reacción del punto anterior.
∆H=∆Hp-∆Hr
∆H=7∆H°f CO + ∆H°f HO-∆H°f CHCOOH
∆H=7-94.05kcalmol )+ 3-68.315kcalmol--92.03kcalmol
∆H=-771.265kcalmol

6. Utilizando resultados del punto anterior, calcule el cambio de energía interna, para la reacción de combustión del ácido benzoico a 25ºC, así como el calor liberado en la combustión de 1 g de acido benzoico en un recipiente a volumen constante, a la misma temperatura.
∆H=∆U+∆nRT∆n=nprog-nreacg
∆U=∆H-∆nR ∆n=7-15/2=0.5 moles
T(k)=25°C+273=298k
∆U=(-771265calmol )--0.5mol(1.987calmolk)(298k) PMC6H5COOH =122 g/mol
∆U=-771561.06calmol n=1g/(122g/mol)=8.196x10-3mol
∆U=Qv=-771.561kcalmol(8.196x10-3mol ) Qv=-6.3237 kcal
7. Estime el aumento detemperatura que seria observado en el calorímetro durante la combustión de 1 g de acido benzoico, considerando que el calorímetro esta constituido por 2 L de agua y 3kg de acero inoxidable. Considere la densidad del agua como 1g/cm3 y los calores específicos del H2O y del hacer inoxidable como 1cal/ (g ºC) y 0.12 cal/ (g ºC) respectivamente.

Ρ=mV
m = Ρ V m =(2000cm3)(1g/cm3)Qac=QH2O+Qacero
Qac=(mH2O)(Cp)(ΔT)+(macero)(Cp)(ΔT)
∆T=Qac(m Cp+m Cp)
∆T=-6323.7 cal / [2000g*1calg°C+(3000g*0.12calg°C)]
∆T=-2.6795°C

8. La formación del HNO3 en el calorímetro se debe a la presencia de N2 en el aire inicial excepto que la muestra lo contenga. El calculo del calorproporcionado se puede hacer en base a la reacción:

H2O (l) +N2 (g) + 5/2 O2 (g) - 2HNO3 (AC 1m)
Consulte en la literatura2 la entalpia de formación del HNO3 en solución acuosa 1m, determine la entalpia de la reacción y el calor liberado por la formación de 1 mmol de HNO3.

∆H=∆Hprod.-∆Hreac. ∆H=Qp
∆H=2-49.56kcalmol--68.315kcalmolQp=-30.805kcalmol 2 moles HNO3
∆H=-30.805kcalmol -0.0154 kcalmol 1 mol HNO3

METODOLOGIA.
El trabajo en el laboratorio esta dividido en dos partes, la preparación de la muestra y la operación del calorímetro.
En la primera se pesa entre 0.9 y 1.1 g de ácido...