termodinamica

QUÍMICA GENERAL
SERIE ADICIONAL DE EJERCITACIÓN
Termodinámica y Termoquímica



Ejercicio 1. Un a masa de 0,2 g de un gas ideal expande su volumen de 26,7 ml a 89,3 ml a temperatura constante. Calcule el trabajo realizado (en joules) si el gas se expande:
a) contra el vacío
b) contra una presión constante de 1,5 atm

Ejercicio 2. Calcule el trabajo realizado, en joules, cuando seevapora 1,0 mol de agua a 1,0 atm y 100ºC. Suponga que el volumen de agua líquida es despreciable comparado con el volumen de vapor y que este último se comporta como gas ideal. Si para el proceso es necesario entregar 44 kJ en forma de calor, calcule la variación de energía interna.

Ejercicio 3. Una muestra de 2,0∙102 ml de ácido clorhídrico 0,862 M se mezcla con 3,0∙102 ml de hidróxido de bario0,375 M en un calorímetro a presión constante cuya capacidad calorífica es 2034 J/ºC. La temperatura inicial de las soluciones es la misma, 20,48 ºC. Si el calor de neutralización es -56,2 kJ/mol, ¿cuál es la temperatura final de la mezcla? ¿Qué aproximaciones debe realizar?

Ejercicio 4. En una bomba de combustión dispuesta dentro de un calorímetro se quemaron 0,4630 g de tolueno (C7H8) enpresencia de oxígeno a alta presión. La temperatura del sistema se incrementó desde 20,07 ºC hasta 21,94 ºC. Si el equivalente en agua del calorímetro es de 10,49 kJ/ºC, calcule el calor de combustión por mol de tolueno a volumen constante y a presión constante.

Ejercicio 5. Una cinta de magnesio cuya masa es de 15 g se introduce en un erlenmeyer que contiene ácido clorhídrico diluido. Calcule eltrabajo hecho por el sistema como resultado de la reacción (en la que se produce hidrógeno gaseoso y cloruro de magnesio). La presión atmosférica es de 1,0 atm y la temperatura 25,0 ºC.

Ejercicio 6. Una bala de acero inoxidable de 125 g (c=0,50 Jg-1ºC-1) a 525,0 ºC se introduce en 75,0 ml de agua a 28,5 ºC que están en un vaso de poliestireno abierto. La temperatura se eleva a 100 ºC. ¿Qué masa deagua se evapora mientras continúa la ebullición? ∆H0vap= 40,6 kJ/mol.

Ejercicio 7. Determine la entalpía molar de la reacción
C3H4 (g) +2 H2 (g) → C3H8 conociendo:
1) H2 (g) +1/2 O2 (g) → H2O (l) ∆H01= -285,8 kJ/mol
2) C3H4 (g) + 4 O2 (g) → 3 CO2 (g) + 2 H2O (l) ∆H02= -1937 kJ/mol
3) C3H8 (g) + 5 O2 (g) → 3 CO2 (g) + 4 H2O (l) ∆H03= -2219,1 kJ/mol

Ejercicio 8. Calcule la entalpíamolar (por mol de CO) de combustión del monóxido de carbono sabiendo que ∆Hºf(CO(g))=-110,54 kJ/mol y ∆Hºc(grafito)=-393,51 kJ/mol.

Ejercicio 9. El titanio se obtiene a partir del TiCl4 (l), que a su vez se produce desde el mineral rutilo, TiO2.
a) Determine el ∆Gº a 298 K para la reacción:
TiO2 (s) + 2 Cl2 (g) → TiCl4 (l) + O2 (g) ¿Es espontánea?
b) Demuestre que la conversión de TiO2 (s)en TiCl4 (l) con reactivos y productos en sus estados estándar, es espontánea a 298 K si la reacción del inciso (a) está acoplada con: 2 CO (g) + O2 → 2 CO2 (g)

Datos:

Sustancia
∆Gºf / kJ∙mol-1
TiO2 (s)
-889,5
TiCl4 (g)
-726,7
CO (g)
-137,2
CO2 (g)
-394,4

∆Hºvap(TiCl4)= 41,0 kJ/mol, ∆Sºvap(TiCl4)= 102,6 J/molK

Ejercicio 10. El calor molar de vaporización del etanol a 1 atm esde 39,3 kJ/mol y su punto de ebullición es 78,3 ºC. Calcule el aumento de entropía para la vaporización de 0,50mol de etanol.

Ejercicio 11. Calcule el calor intercambiado, el trabajo realizado y la variación de energía interna en la vaporización de 1g de etanol a 1 atm y 78 ºC. Suponga que las densidades del etanol líquido y gaseoso son, respectivamente, 0,789 g/ml y 1,589 g/l a dichatemperatura. El calor de vaporización a volumen constante es 854 J/g. Interprete los signos.

Ejercicio 12. La lluvia ácida (por su contenido de ácido sulfúrico) convierte a la piedra caliza (mármol, mayormente carbonato de calcio, insoluble en agua) en sulfato de calcio (ligeramente soluble en agua). Mediante este proceso, dichas lluvias desgastan lentamente al mármol y esto puede interpretarse por...