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Ejercicios Química PAU Comunidad de Madrid 2000-2014. Soluciones
enrique@fiquipedia.es Revisado 28 septiembre 2014

Energía y espontaneidad

2014-Septiembre
Pregunta B5.a) Planteamos las reacciones de combustión y aplicamos la ley de Hess
Propano: CH3-CH2-CH3, fórmula molecular C3H8
Propano: C3H8 (l) + 5O2 (g) → 3CO2 (g) + 4H2O (l)
ΔHºc(Propano)=3ΔHºf(CO2) + 4ΔHºf(H2O) – (ΔHºf(C3H8) +5ΔHºf(O2))
ΔHºc(Propano)=3·(-393,5) + 4·(-285,8) – (-119,8+ 5·0) =-2203,9 kJ/mol propano
Butano: CH3-CH2-CH2-CH3, fórmula molecular C4H10
Butano: C4H10 (l) + 13/2 O2 (g) → 4CO2 (g) + 5H2O (l)
ΔHºc(Butano)=4ΔHºf(CO2) + 5ΔHºf(H2O) – (ΔHºf(C4H10) + 13/2 ΔHºf(O2))
ΔHºc(Butano)=4·(-393,5) + 5·(-285,8) – (-148,0+ 13/2·0) =-2855 kJ/mol butano
Ambas son combustiones y son exotérmicas, entalpíasnegativas según convenio IUPAC.
b) Como sabemos la entalpía de combustión de cada uno de los dos componentes y la energía
desprendida en la combustión de la mezcla, podemos calcular su composición
Masa molar(C3H8)=3·12+8=44 g/mol C3H8
Masa molar(C4H10)=4·12+10=58 g/mol C4H10
Llamamos x e y a los números de moles de propano y de butano en 1 kg de GLP
n(C3H8)=m(C3H8)/M(C3H8) → 44x=m(C3H8)n(C4H10)=m(C4H10)/M(C4H10) → 58y=1000-m(C3H8)
Si sumamos ambas expresiones: 44x+58y=1000
Utilizamos el dato energía desprendida:
x·(-2203,9)+y·(-2855)=-4,95·104
2203,9x+2855y=4,95·104
Resolvemos el sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas
Despejando de la primera: x= (1000-58y)/44
Sustituyendo en la segunda: 2203,9(1000-58y)/44+2855y=4,95·104
-2905,1y+2855y=4,95·104 - 50088,6
y=(4,95·104 –50088,6)/(-2905,1+2855)=11,75 mol C4H10
x=(1000-58·11,75)/44=7,24 mol C3H8
c) La cantidad de CO2 emitida será la asociada a la combustión de cada uno de los componentes:
La estequiometría indica que se emiten 3 mol de CO2 por cada mol de propano, y 4 mol de CO2 por
cada mol de butano. Como en 1 kg tenemos 7,24 mol propano y 11,75 mol butano, tendremos
3·7,24+4·11,75 =68,72 mol CO2
Masamolar(CO2)=12+2·16=44 g/mol CO2
Obtendremos 68,72·44=3023,68 g CO2 = 3,024 kg CO2
2014-Junio
Pregunta A4.a) C (s) + H2O (g) → H2 (g) + CO (g)
b) Calculamos la entalpía de la reacción:
ΔHº=ΔHºf(CO) + ΔHºf(H2) – (ΔHºf(H2O) + ΔHºf(C)) = -110,5+0-(-242,8+0)=132,3 J/mol C
Utilizamos factores de conversión
80 g C
1 mol C 123,3 J
150 g C impuro·
·
·
=1233 J Valor positivo, es calor aportado.
100 g Cimpuro 12 g C 1 mol C
c) Utilizamos factores de conversión
80 g C
1 mol C 1 mol CO
150 g C impuro·
·
·
=10 mol CO
100 g C impuro 12 g C 1 mol C
Utilizando la ley de los gases ideales, PV=nRT
V=nRT/P=10·0,082·(273+300)/(2000/760)=178,5 L de CO (g)
2014-Modelo
Pregunta B4.Página 1 de 17

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Energía y espontaneidad

a) Utilizando la ley de Hess ΔHºc= ΔHºf (B2O3) + 3·ΔHºf (H2O)- (ΔHºf (B2H6) + 3·ΔHºf (O2))=
ΔHºc= -1273+3·(-241)-(-57+3·0)=-1939 kJ/mol diborano
Las entalpías de reacción se expresan en kJ y no el kJ/mol salvo que quede claro a qué hace
referencia mol y la cantidad, como ocurre en entalpías de formación y combustión.
b) M(B2H6)=2·10,8+6·1=27,6g/mol
−1939 kJ
1 mol diborano
E=
·
· 4 g diborano=−281 kJ (negativo, combustión exotérmica)
1 mol diborano 27,6 g diborano
c) Se indica “agua líquida” pero en la reacción el agua se encuentra en estado gaseoso, por lo que
para usar la ley de Hess haría falta la entalpía de la reacción de vaporización del agua H2O (l) →
H2O (g).
Nota: el dato de masa atómica de O no se utiliza.2013-Septiembre
Pregunta B4.a) Planteamos y ajustamos las reacciones de combustión del enunciado:
CH3-CH2OH (l) + 3O2 (g) → 2CO2 (g) + 3H2O (l) ; (A)
CH3-COOH (l) + 2O2 (g) → 2CO2 (g) + 2H2O (l) ; (B)
Calculamos los calores de combustión molares. Tomamos signo negativo según convenio al ser las
combustiones exotérmicas
M(CH3-CH2OH)=12·2+16+6=46 g/mol
−75 kJ
46 g etanol
kJ
Δ H c=
·
=−1380
2,5...