solucionari quimica

02

QUÍMICA 2

j Unitat 2.
Termodinàmica química

13

I obtenim:
Qaigua 5 36 kg ? 4,186 kJ/(kg?K) ? 30 K 5 4 520,88 kJ

1. Posa altres exemples quotidians en els quals quedi reflectida la importància de l’energia en una reacció.

4. La utilització de l’hidrogen com a combustible és una de les
alternatives energètiques de futur. La baixa contaminació
que provoca fa possible ques’utilitzi de manera massiva, si
es troba una manera econòmica de fabricar-lo. Calcula la
quantitat de calor generada per cada 100 g d’hidrogen.

Una de les reaccions exotèrmiques típiques és la reacció de
combustió del carbó segons el procés representat per l’equació:

Dades: la variació d’entalpia de la reacció és de 2285,8 kJ
per cada mol de H2O format.

Activitats

C(s) 1 O2(g)CO2(g)

La combustió d’un mol de carbó, en estat sòlid, desprèn 395 kJ.
Un altre exemple de reacció exotèrmica és la combustió del butà.
L’obtenció d’energia dels aliments és un procés exotèrmic. Els
éssers vius necessiten energia per mantenir la temperatura en
els éssers homeoterms. Aquesta energia s’obté de la combustió
química dels aliments. El contingut energètic d’un aliment, és
a dir, laquantitat d’energia despresa en la seva degradació,
depèn de la seva composició química.
Un altre exemple quotidià són les piles, dispositius capaços de
produir energia elèctrica mitjançant una reacció química.
2. El cafè és probablement la més universal de les preparacions aquoses que es consumeixen. Tenim 100 g de cafè a
15 °C i el posem al microones durant 1 minut per escalfarlo. Quanacabem, en mesurem la temperatura i és de 75 °C.
Si la calor específica del cafè és pràcticament la de l’aigua,
quina és l’energia calorífica subministrada a aquesta preparació?
Apliquem l’expressió:

Q 5 m ce DT

I obtenim:
Qcafè 5 0,1 kg ? 4,186 kJ/(kg?K) ? 60 K 5 25,116 kJ
3. Una de les maneres de coure el bacallà si en volem conservar les propietats organolèptiques és posar-lo en unabossa
especial, fer-hi el buit i introduir-la en un bany d’aigua
amb control de temperatura a 50 °C durant 14 minuts
(l’aparell que s’utilitza s’anomena Roner).
Quina és la calor subministrada a l’aigua del recipient per
passar dels 20 °C inicials als 50 °C finals?
Dades: el recipient fa 50 cm de llarg, 30 cm d’ample i 30 cm
d’alt, i l’aigua ocupa un 80 % de la capacitat total del recipient.Primer calculem el volum del recipient:
V 5 50 cm ? 30 cm ? 30 cm 5 45 000 cm3
1L
1 kg aigua
80 kg
? —————— ? ———— 5
45 000 cm3 ——————
1 L aigua
100 kg
1 000 cm3

La reacció és: 2 H2(g) 1 O2(g)

2 H2O(l)

1 mol H2(g) 2 mol H2O(l)
2285,8 kJ
100 g H2(g) ? —————— ? ——————— ? —————— 5
2 mol H2(g)
1 mol H2O(l)
2 g H2(g)
5 214 290 kJ
5. El consum de gas butà com a combustible a lesllars ha disminuït molt els darrers anys. La variació d’entalpia de la reacció de combustió del butà és 22 878,3 kJ/mol i la reacció és:
13
C4H10(g) 1 —— O2(g)
2

4 CO2(g) 1 5 H2O(l)

Calcula la calor que s’intercanvia en el procés a volum constant i a 298 K.
La variació del nombre de mols gasosos és:
Dn 5 nproductes 2 nreactius 5 4 2 (6,5 1 1) 5 23,5
Sabem que Qp 5 Qv 1 p DV i que DH 5Qp. Per tant:
Qv 5 DH 2 p DV
Calculem p DV:

p DV 5 DnRT

p DV 5 23,5 mol ? 8,31 J/(K?mol) ? 298 K 5
5 28 667,33 J 5 28,67 kJ
Qv 5 DH 2 p DV 5 22 878,3 kJ 2(28,67 kJ) 5 22 869,63 kJ
6. El règim estipulat per a una persona d’uns 60 kg és de
2 000 kcal/dia, que s’anomenen també calories nutricionals.
A quans grams de glucosa equivalen?
Dades: la variació d’entalpia de la reacció decombustió de la
glucosa és de 22 811,89 kJ per cada mol de glucosa transformat; 1 kcal 5 4,18 kJ
La reacció és:
C6H12O6(s) 1 6 O2(g)

6 CO2(g) 1 6 H2O(l)

4,18 kJ
2 000 kcal ? ————— 5 8 360 kJ
1 kcal

5 36 kg aigua

1 mol glucosa
8 360 kJ ? ———————— 5 2,97 mol glucosa
2 811,89 kJ

Q 5 m ce DT

180 g glucosa
2,97 mol glucosa ? ———————— 5 534,6 g glucosa
1 mol glucosa

Apliquem...