candido

ENERGÍA EN PROCESOS QUÍMICOS

1.Suponiendo que la rapidez promedio de un ciclista en el Tour de
France es de 20 km/h, y que los ciclistas andan en la bicicleta un
promedio de 6 h/día, (a) ¿Cuánta carne molida debe consumir un
ciclista de 55 kg de peso para mantener su peso? El contenido
energético de la carne molida es de 16 kJ/g y un ciclista del peso
mencionado consume 2400 kJ/h al andaren bicicleta a 20 km/h. (b)
¿Cuánta fruta debería comer al día para mantener su peso? (el
contenido energético de la fruta es 2.5 kJ/g).

2.Cuando se queman 1.350 g de ácido benzoico sólido, C7H6O2(s),
completamente en presencia de O2(g) a volumen constante, se liberan
35.61 kJ de energía.
a)Da la ecuación química balanceada para la combustión del ácido benzoico.
b)Calcula el calor decombustión (por gramo y por mol de ácido
benzoico) a volumen constante
c)Indica si el calor liberado en (b) corresponde a un cambio en entalpía.

3.La urea sólida, (NH2)2CO(s), se quema con O2(g) a presión constante
para dar como productos CO2(g), N2(g) y H2O(l). Su calor de combustión
es –632.2 kJ/mol.
a)Escribe la ecuación balanceada que representa la combustión de la
urea a presiónconstante.
b)Calcula la energía liberada por la combustión completa de 10 g de
urea a presión constante.

4.En algunos cohetes de combustible líquido, los combustibles son
hidrazina líquida, N2H4(l) y tetraóxido de dinitrógeno gaseoso,
N2O4(g). Los dos compuestos se encienden liberando grandes cantidades
de energía de acuerdo con la ecuación
2 N2H4(l) + N2O4(g)  3 N2(g) + 4 H2O(g)a)Calcula el cambio en entalpía, H° a 25 °C para la reacción
anterior, empleando la ley de Hess y los cambios en entalpía estándar
para las siguientes reacciones a 25 °C:
N2(g) + 2 H2(g)  N2H4(l) H° = 50.63 kJ/mol
N2(g) + 2 O2(g)  N2O4(g) H° = 9.66 kJ/mol
H2(g) + ½ O2(g)  H2O(g) H° = –241.8 kJ/mol
b)Calcula el valor de H° cuando se quema un mol de N2H4(l) con el
N2O4(g)necesario, de acuerdo con la ecuación mostrada.

5.El hidrógeno, H2, se prepara industrialmente a partir de la
reacción entre metano y vapor de agua
CH4(g) + H2O(g)  CO(g) + 3 H2(g)
a)Calcula el cambio en entalpía, H° a 25 °C para la reacción
anterior, empleando la ley de Hess, el calor de combustión molar para
el CH4(g), H°c,m = –890.4 kJ/mol, el calor de evaporación a 25 °C
parael H2O(l), H°vap = 44.016 kJ/mol, y los cambios en entalpía
estándar para las siguientes reacciones a 25 °C:
CO(g) + ½ O2(g)  CO2(g) H° = –283.0 kJ/mol
H2(g) + ½ O2(g)  H2O(g) H° = –241.8 kJ/mol
b)Empleando el valor obtenido en (a) indica si la reacción es
exotérmica o endotérmica.

6.Calcula la masa de metano gaseoso, CH4(g), que debe quemarse para
convertir 2.50 kg deagua a 25 ºC a vapor de agua a 100 ºC, asumiendo
un 100 % de transferencia de calor. Para ello, resuelve los siguientes
incisos:
a)Calcula la cantidad de calor a presión constante, H1, para
calentar 2.50 kg de agua de 25 °C a 100 °C, sabiendo que cp(H2O(l)) =
4.184 J•g–1•K–1.
b)Calcula la cantidad de calor a presión constante, H2, para
evaporar totalmente 2.50 kg de agua a 100 °C (latemperatura de
ebullición del agua a 1 atm de presión); Hvap = 40.656 kJ/mol (a
373.15 K).
c)Calcula el cambio neto en entalpía para el agua, HT = H1 + H2.
d)Calcula la cantidad de metano que, al quemarse con O2(g) a 25 °C,
libera la cantidad de calor calculado en (c); H°c,m = –890.4 kJ/mol
para el metano, CH4(g).



7.La reacción que se muestra a continuación (thermite reaction) seempleó en el pasado para soldar vías de tren:
2 Al(s) + Fe2O3(s)  Al2O3(s) + 2 Fe(s)

a)Calcula H° a 25 °C para la reaccion anterior, empleando la ley de
Hess y las reacciones mostradas:
2 Al(s) + 3/2 O2(g)  Al2O3(s) H° = –1,601 kJ
2 Fe(s) + 3/2 O2(g)  Fe2O3(s) H° = –821 kJ
b)Suponiendo que se hicieron reaccionar dos moles de Al(s) con un mol
de Fe2O3(s), calcula...