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PROFESOR JANO
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QUIMICA Cálculos básicos

Prof. Víctor M. Vitoria Bachillerato - Universidad

QUI1999051301

Calcular el calor que se libera en la combustión de 100 gramos de benceno (condiciones estándar). DATO: Entalpía de combustión del benceno (C6H6) = -783,4 Kc/mol.

Solución C6H6 (l) + 78 g.
15 O2 (g) 2

6 CO2 (g) + 3 H2O (l) 6 · 44 g. 3 · 18 g.

7,5 ·32 g.

Q=m·

ΔH Pm

Q = 100 g C6H6 (l) ·

− 783,4 Kc ≈ − 1000 Kc. 78 g C6H6 (l)

QUI1999050304

La entalpía de combustión de un compuesto orgánico de fórmula C6H12O2 es –2540 KJ/mol Sabiendo que la entalpía estándar de formación estándar del CO2 es –394 KJ/mol. Calcular: La entalpía de formación del compuesto orgánico. El volumen de oxígeno medido a 722 mmHg y 37ºC, que consumirá alquemar 58 g. del compuesto. DATOS: masas atómicas H =1 ; C = 12 y O = 16 Solución a) Para cualquier compuesto orgánico la reacción de combustión es: (1) C6H12O2 + 8 O2 → 6 CO2 + 6 H2O ΔH1 = - 2540 KJ/mol La entalpía de formación del CO2 y del H2O es: (2) C(graf) + O2 (g) → CO2 (g) ΔH2 = - 394 KJ/mol (3) H2 (g) +

1 O2 (g) → 2

H2O

ΔH3 = - 242 KJ/mol ΔH = ?????

La formación del compuestoorgánico que se pretende hallar es: (4) 6 C(graf) + 6 H2 (g) + O2 (g) → C6H12O2

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La ecuación número 4 se puede obtener combinando linealmente las otras tres del siguiente modo, siguiendo la ley de Hess: 6 ⋅ (2) + 6 ⋅ (3) - (1) 6 ⋅ (2) 6 ⋅ (3)- (1) → → → 6 C(graf) + 6 O2 (g) 6 H2 (g) + 3 O2
(g)

→ → → →

6 CO2 (g) 6 H2O C6H12O2 + 8 O2 C6H12O2

ΔH2 = - 394 KJ/mol ΔH3 = - 242 KJ/mol ΔH1 = 2540 KJ/mol ΔH = - 1276 KJ

6 H2O + 6 CO2 (g) 6 C(graf) + 6 H2 (g) + O2 (g)

QUI1999050303

El combustible utilizado en los motores de los cohetes Apolo 11 y 12 fue la combinación de dimetilhidracina (CH3)2NNH2 y tetróxido de dinitrógeno.Estas dos sustancias se queman según la siguiente reacción: (CH3)2NNH2 (l) + 2N2O4 (l) → 3N2(g) + 4H2O (l) + 2CO2 (g) Calcular: a) ¿Cuántos kilogramos de N2O4 se necesitan para reaccionar con un kg de dimetilhidracina? b) El ΔHº para la reacción. Calcúlese por cada kilogramo de mezcla de combustible (en la proporción estequiométrica) c) El ΔSº para dicha reacción. d) ¿Cuál es el ΔGº para estareacción? e) ¿Existe alguna relación entre las funciones termodinámicas y la constante de equilibrio? DATOS: ΔHºf (CH3)2NNH2 (l) = 11,8 Kcal/mol Sº = 51,7 cal/mol⋅grado ΔHºf N2O4 (l) = - 4,66 Kcal/mol Sº = 52 cal/mol⋅grado ΔHºf H2O (g) = - 57,8 Kcal/mol Sº = 45,1 cal/mol⋅grado ΔHºf CO2 (g) = - 94,1 Kcal/mol Sº = 51,1 cal/mol⋅grado Sº = 45,8 cal/mol⋅grado (N2) N = 14 ; C = 12 ; O = 16 ; H = 1 Solucióna) Pm (CH3)2NNH2 = (2 ⋅ 12) + 8 + (2 ⋅ 14) = 60 gr/mol Pm N2O4 = (4 ⋅ 16) + (2 ⋅ 14) = 92 gr/mol

2 ⋅ 92 g N2O4 x = 60 g (CH3 )2 NNH2 1000 g (CH3 )2 NNH2

⇒

x = 3066,66 g

⇒ x = 3,06 Kg N2O4

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b)

ΔHºr = ∑ ΔHºf prod - ∑ ΔHºfreact

= 2 ⋅ ΔHºf CO2 (g) + 4 ⋅ ΔHºf H2O (l) - 2 ⋅ ΔHºf N2O4 (l) − ΔHºf (CH3 )2 NNH2 =

= 2 ⋅ (- 94,1) + 4 ⋅ (- 57,8) – 2 ⋅ (- 4,66) – 11,8 = - 421,88 Kcal. Proporción 2 a 1: (2 ⋅ 92) + 60 = 244 g de mezcla desprenden 421,88 Kcal. En 1000 g c) ⇒

1000 ⋅ 421,88 = 1729 Kcal/Kg mezcla 244

ΔSº = ∑ Sº prod -

∑ Sº react =

3 ⋅ Sº N2 + 4 ⋅ Sº H2O (l) + 2 ⋅ Sº CO2 (g) - 2 ⋅ Sº N2O4 - Sº (CH3)2 NNH2 =

= 3 ⋅ 45,8 + 4 ⋅ 45,1 + 2 ⋅ 51,1 − 2 ⋅ 52 − 51,7 ΔSº = 264,3 cal/g⋅grado

d) ΔGº = ΔHº - T ⋅ΔSº = - 421,88 – (298 ⋅ 264,3⋅10-3) ΔGº = - 499,76 Kcal/mol

Mucho cuidado con las unidades de ΔHº y de ΔSº, ya que la primera está en Kcal y la segunda en cal. (de ahí el factor de conversión 10-3). Observa que en este caso ΔGº va a ser siempre < 0, siempre espontánea, dados los signos de...