Tema 3 Quimica

TEMA 3.
TRANSFORMACIÓNS ENERXÉTICAS NAS REACCIÓNS
QUÍMICAS. ESPONTANEIDADE DAS REACCIÓNS
QUÍMICAS
1. Calcula a variación de enerxía interna dun gas nos seguintes casos:
a) Se absorbe unha calor de 100 J e realiza un traballo de 75 J.
b) Se desprende 200 J en forma de calor e realiza un traballo de 0,1 kJ.
Resolución:
a) A calor absorbida é positiva e o traballo realizado polo sistema é negativo.Segundo o primeiro
principio da termodinámica:
∆U = q + W = 100 – 75 = 25 J
b) A calor desprendida é negativa e o traballo realizado polo sistema tamén; entón, segundo o primeiro
principio:
∆U = q + W = – 200 – 100 = –300 J
2. Calcula o traballo realizado cando se comprime un gas desde un volume de 5,0 dm3 até outro de
2,0 dm3, baixo unha presión constante de 104 Pa. Cal foi a variación de enerxíainterna nese
proceso, se a calor que se desprende no proceso serviu para incrementar a temperatura de 10 g de
auga en 0,5 ºC? Dato: ce(auga) = 4 180 J kg−1 K−1.
Resolución:
Imos calcular o traballo, empregando unidades do S.I. para que o resultado estea en joules:
W = – P · ∆V
∆V = V – Vo = 2 – 5 = –3 dm3 = –3·10–3 m3
W = –104 · (–3·10–3) = 30 J
Para calcular a variación de enerxía interna doproceso necesitamos coñecer, ademais do traballo, a calor
que se intercambiou no proceso. Se a calor desprendida polo gas serviu para incrementar a temperatura
de 10 g de auga en 0,5 ºC, podemos calcular esta calor. Empregando unidades do S.I.:
q = m · ce · ∆T = 0,010 · 4180 · 0,5 = 21 J
A auga absorbeu unha calor de 21 J, que desprendeu o gas:
qcedida = − q absorbida
qcedida = −21 J
Agora, podemoscalcular a variación de enerxía interna:
∆U = q + W = – 21 + 30 = 9 J
3. Na combustión, a volume constante, de 3 gramos de ácido tartárico (ácido 2,3dihidroxibutanodioico), sólido, a 25 ºC, despréndense 23,7 kJ. Calcula a calor de combustión a
presión constante e á mesma temperatura. Dato: a auga obtida na combustión está en estado
líquido.
Resolución:
Comezamos por formular o ácido tartárico eescribir a ecuación da súa combustión.

100

Ácido tartárico ou ácido 2,3-dihidroxibutanodioico : HOOC – CHOH – CHOH – COOH
C4H6O6(s) + 5/2 O2(g) → 4 CO2(g) + 3 H2O(l)
Coñecemos a calor de combustión a volume constante para 3 g de ácido tartárico, entón podemos
coñecer esta calor para un mol do composto:
Mr(C4H6O6) = 12 · 4 + 1 · 6 + 16 · 6 = 150
qv =

-23,7 kJ 150 g ácido
⋅
= −1185 kJ/mol
3 gácido
1 mol

Observando a ecuación do proceso, vemos que, cando arde un mol de ácido tartárico, hai 4 moles de gas
nos produtos e 2,5 moles de gas nos reactivos, entón a variación de número de moles de gas no proceso
é:
∆n = n − no = 4 − 2,5 = 1,5 mol
Para calcular a calor a presión constante, debemos ter coidado de expresar R en unidades adecuadas;
neste caso empregamos R = 8,31·10−3 kJ/mol K, xa queimos utilizar o kJ como unidade para a calor.
qp = qv + ∆n · R · T = −1185 + 1,5 · 8,31·10−3 · 298 = −1181 kJ/mol
4. Dada a seguinte ecuación: 2 HCl(g) + 1/2 O2 (g) → Cl2(g) + H2O(g) ∆H < 0. Indica, de forma
razoada, se a igual temperatura ∆H para o proceso será maior, menor ou igual que ∆U.
Resolución:
A relación entre a variación de entalpía e a variación de enerxía interna vén dada por:
∆U = ∆H− ∆n · R · T
Observando a ecuación do proceso, podemos calcular a variación do número de moles de gas:
∆n = 2 − 2,5 = −0,5 mol
Como ∆n < 0 e R e T sempre son positivas, o termo −∆n · R · T será positivo. Entón, a variación de
enerxía interna será numericamente maior que a variación de entalpía do proceso, pero como é negativa
(∆H < 0), o valor absoluto de ∆U será menor que o da variación deentalpía. Entón:
∆H será maior, en valor absoluto, que ∆U.
5. Dada a ecuación termoquímica: 2 C6H6(l) + 15 O2(g) → 12 CO2(g) + 6 H2O(g) ∆H < 0. Indica, de
forma razoada, se a igual temperatura a enerxía liberada en forma de calor a volume constante é
maior, menor ou igual que a liberada a presión constante.
Resolución:
Como qp = ∆H e ∆H < 0, a calor a presión constante será negativa. A relación entre...