estequiometria

1. Problemas y Ejercicios Propuestos
1. Cuando Se efectuó la combustión de 500 g de butano (C4H10) a la temperatura de 600ªC, el calor de reacción fue de –5341.4 kcal. Calcular: a) El calor de combustión molar a volumen constante y a condiciones tipo para el C4H10.
Sustancia
Cp (cal/molºK)
C4H10
7.5 + 5´ 10-3 T
O2
6.5 + 4´ 10-3 – 1.67´ 10-5 T2
CO2
7.7 + 5.3´ 10-3 T
H2O
8.15 + 0.5´10-3 T – 2.3´ 10-5 T2
b) ¿Cuánta agua líquida que se encuentra a 15ºC se puede calentar hasta 53ºC del calor que se calculó en el inciso (a), si se considera que la eficiencia de transferencia de energía es del 63.5%?
solución:
Considerando que la reacción de combustión es
2C4H10(g) + 13O2(g) ® 8CO2(g) + 10H2O(g)
calculamos D n(g) = 18 mol – 15 mol = 3 mol
entonces de la fórmula:

obtenemosel calor de reacción a presión constante

Ahora calculamos D HR1, por lo que necesitamos D a , D b , D g ;
Entonces:

por lo tanto:

teniendo el valor del calor de combustión a condiciones tipo a presión constante, determinamos D E, entonces de la fórmula:

obtenemos el calor de reacción a presión constante

b) Considerando el valor de D HR1 el valor calculado tenemos, que:

X = -46,196,616.94 cal, corresponde a 500 g de butano, al 100%, entonces considerando la eficiencia del 63.5% tenemos: Q = - 29,334,851.756 cal, aplicando – Qced = Qabs


3. Los calores de combustión del benceno (C6H6), carbono grafito (C) e hidrógeno (H2) están dados en las siguientes ecuaciones;
C6H6(l) + 7 ½ O2(g) ® 6CO2(g) + 3H2O(l) D Hº = - 780980 cal
C(s) + O2(g) ® CO2(g) D Hº = - 94050cal
H2(g) + ½ O2(g) ® H2O(l) D Hº = - 68320 cal
Si las capacidades caloríficas están en cal/molºK
Cp (C(s)) = 2.673 + 0.2617´ 10-2 T – 1.169´ 10-5 T2
Cp (H2(g)) = 6.483 + 2.215´ 10-3 T – 3.298´ 10-6 T2
Cp (C6H6(l)) = 14.95 + 5.58´ 10-2 T
Determinar el "calor de formación" del benceno C6H6 a 1200 ºC
Solución:
Aplicamos la ley de Hess para determinar D HR1
D HR1 = - 3(68,320cal) +6(-94050cal) – (-780,980cal) = - 769,260 + 780980 = 11720 cal
para determinar D HR2, necesitamos conocer el valor de D a , D b y D g
por lo tanto:
D a = (6)(2.673) + (3)(6.483) – 14.95 = 16.038 + 19.449 – 14.95 = 20.537
D b = (6)(0.2617´ 10-2) + (3)(2.215´ 10-3) – 5.58´ 10-2 = -4.0098´ 10-2 + 6.645´ 10-3 =
-3.3453´ 10-2
D g = (6)(-1.169´ 10-5) + (3)(-3.298´ 10-6) = - 8.0034´ 10-5
por lo tanto D HR2= 11,720cal + 20.537(1,175) – 1.67265´ 10-2(2,080,925)
– 2.6678´ 10-5(3,169,547,225) = - 83,512.8 cal a 1,473 ºK
4. Cuando se realiza la reacción 2NO2(g) ® N2O4(g) a 55ºC al alimentar 2 moles del reactivo de 2000 cm3 de capacidad, se determinó que el valor de Kp = 0.7396, calcular:
Las presiones parciales en el equilibrio
Si a la mezcla de equilibrio se le agrega 0.25 mol de N2O4 a la mismatemperatura ¿Cuál es la composición en % mol para la nueva condición de equilibrio?
Menciona qué interpretación tiene en relación al efecto aplicado
SOLUCIÓN:
Teniendo en cuenta la reacción: 2NO2(g) ® N2O4(g)
Inicio 2 mol -----
Reacción: - 2x -----
Formación ----- + x
Equilibrio 2 – 2x + x = 2 – x = nT
Si Kp = Kc(RT)D n, entonces tenemos que:
0.7396 = Kc[(0.082 atm-lt/mol-ºK)(328ºK)]-1;Kc = 19.89, Þ Kc’= 5.02´ 10-2 mol/lt
5.02´ 10-2 = (x/2)/((1 – x)/4)2 = 2x/(1 – x)2 ...............(1)
de la ecuación (1) determinamos la ecuación cuadrática:
2.51´ 10-2 x2 – 6.02´ 10-2 x + 2.51´ 10-2 = 0 .........(2)
de la ecuación (2) determinamos las raíces de la ecuación:
x1 = 1.86108 y x2 = 0.5373
ahora bien, 1 m3 = 1,000 lt; 1 m3 = 1,000,000 cm3, por lo tanto 2,000 cm3 = 2 ltUtilizando la ecuación PV = nRT determinamos el valor de la presión total del sistema:
P = [(1.4627mol)(0.082 atm-lt/molºK)(328ºK)]/2 lt = 19.6704 atm
Gas
ni (mol)
x1 = n1/nt
Pi = xiPT (atm)
NO2
0.9254
0.6266
12.3254
N2O4
0.5372
0.5373
6.44
S
1.4627 mol
1
19.6704 atm
b) Teniendo en cuenta la reacción: N2O4(g) ® 2NO2(g)
Inicio 0.25 mol 2 mol
Reacción: - x -----
Formación ----- + 2x...