Ejercicios Selectividad Termodinámica

EJERCICIOS SELECTIVIDAD TERMODINÁMICA
1 El benceno, C6H6, se puede obtener a partir de acetileno, C2H2, según la reacción 3 C2H2 (g) C6H6 (g). Las entalpías de combustión, a 25 º C y 1 atm, para el acetileno y el benceno son, respectivamente, 1300 kJ · mol 1 y – 3267 kJ · mol 1. a) Calcula Ho de la reacción de formación del benceno a partir de acetileno y deduce si es un proceso endotérmico oexotérmico. b) Determina la energía (expresada en kJ) que se libera al quemar 1 g de benceno. DATOS: Ar (C) = 12 u; Ar (H) = 1 u. Resultado: a) Ho f= 2600 kJ · mol 1; b) Q = 16,67 kJ. 2 La descomposición del tetraóxido de dinitrógeno, N2O4 ⇆ 2 NO2, ocurre espontáneamente a temperaturas altas. Los datos termodinámicos son: Hfo(N2O4) = 9,2 kJ · mol 1; Hf o(NO2) = 33,2 kJ · mol 1; So(N2O4) = 304 J · (K· mol) 1; So(NO2) = 240 J · (K · mol) 1. Determina para dicha reacción: a) Ho e So a 298 K. b) Si la reacción es espontánea a 298 K en condiciones estándar. c) La temperatura a partir de la cuál el proceso es espontáneo (considera que Ho e So son Independientes de la temperatura). Resultado: a) H = 57,2 kJ · mol 1; S = 176 J · K 1 · mol 1; b) No; c) 325 K.

3Para la reacción de combustión deletanol, C2H5OH, que es un líquido a 25 ºC, contesta A las siguientes preguntas con ayuda de los datos de la tabla que se adjunta: a) Escribe la reacción y calcula su G a 25 º C. b) Calcula la variación de energía interna a 25 º C. c) Explica si la reacción será o no espontánea a 727 º C, suponiendo que Hf y S son independientes de la temperatura. Compuesto C2H5OH (l) O2 (g) CO2 (g) H2O (g) -1 ∆Hf(kjmol ) − 277,3 0 393.5 -285.8 ∆So(J ·K−1 · 160,5 205 213.6 69.9 mol−1) . 4 La tabla adjunta suministra datos termodinámicos, a 298 K y 1 atm, para el agua en Estado líquido y gaseoso: Compuesto H2O (l) H2O (g) ∆Hf (kjmol-1) -286 -242 ∆So(J ·K−1 · mol−1) 70 188

a) Calcula ∆Ho, ∆S0 y ∆G0 para el proceso de vaporización del agua. b) Determina la temperatura a la que la fase líquida y gaseosa seencuentran en equilibrio ∆Ho, y ∆S0 no cambian con la temperatura). Resultado: a) ∆Ho, = 44 kJ · mol-1 , ∆S0, = 118 J · (K · mol)-1 ∆G0 = 8,836 kJ · mol b) 372,88 K. 5 Utilizando los datos que precise de la tabla adjunta, calcula: a) La cantidad de calor desprendido en la combustión de 14,5 kg de n-butano. b) La variación de energía interna del sistema, considerando 25 º C de temperatura. Compuesto∆Hf (kjmol-1) C4H8(g) 28,4 C4H10(g) − 124,7 CO (g) − 110,5 CO2 (g) − 393,5 H2O (g) − 241,8

Resultado: a) − 664575 kJ; b) − 2662,019 kJ 6 Razona si son correctas o incorrectas las siguientes afirmaciones: a) En una reacción química no puede ser nunca ∆G = 0. b) ∆G es independiente de la temperatura. c) La reacción no es espontánea si ∆G > 0. d) La reacción es muy rápida si ∆G < 0. 7 Laentalpía de combustión del butano es ∆Hc= −2642 kJ /mol, si todo el proceso tiene lugar en fase gaseosa: a) Calcula la energía media del enlace O − H. b) Determina el número de bombonas de butano (6 kg de butano/bombona) que hacen falta para calentar una piscina de 50 m3 desde 14 a 27 º C. DATOS: R = 0,082 atm · L / mol.K Calor específico del agua = 4,18 kJ /· K · kg ; E C − C = 346 kJ / mol E C = O 730kJ / mol E O = O 487 kJ /mol E C − H = 413 kJ /mol ; densidad agua = 1 kg /L

8 En una reacción de combustión de etano en fase gaseosa se consume todo el etano: a) Escribe y ajusta la reacción de combustión. b) Escribe la expresión para el cálculo de la entalpía de reacción a partir de las entalpías de formación c) Escribe la expresión para el cálculo de entropía de reacción a partir de lasentropías de formación d) Justifica el signo de las magnitudes ∆Hr y ∆Gr 9 La entalpía para la reacción de obtención del benceno líquido a partir de etino según la Reacción: 3 C2H2 (g) → C6H6 (l) es −631 kJ/mol . En todo el proceso la temperatura es 25 º C y la presión 15 atm. Calcula: a) Volumen de etino necesario para obtener 0,25 L de benceno líquido. b) Cantidad de calor que se desprende en el...