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EXAMEN DEL PRIMER PARCIAL

1 . Considérese 10 gramos de CO2, suponiendo que es un gras ideal, Cv= 3/2 R;
en el estado inicial 27oC y 5 litros. Para cada una de las transformaciones de (a) a
(c) calcúlese: q,W,∆U y ∆H.
a) El gas se expande isotérmica y reversiblemente hasta un volumen de 10
litros.
b) El gas se expande adiabática y reversiblemente hasta un volumen de 10
litros.
c) El gas seexpande adiabáticamente contra una presión constante de 2 atm.
Datos:
m CO2=10 g.
3

Cv= R ; T1=27OC ; V1=5 l.
2

Solución:
a) V2=10 L.
Expansión isotérmica –reversible → T= ctte=T2=T1
→ ∆U=Cv(T2-T1)=0

∆H=Cp(T2-T1)=0

V2 𝑑𝑉

W=PdV= RT∫V1
n=

10𝑔CO2
44𝑔CO2/mol

W=413.18

𝑐𝑎𝑙

𝑚𝑜𝑙

𝑉

∆U=q-W→q=W

= 𝑅𝑇 ln

V2

𝑐𝑎𝑙

V1

𝐾𝑚𝑜𝑙

= (1.987

= 𝟎. 𝟐𝟐𝟕𝒎𝒐𝒍
*0.227𝑚𝑜𝑙=93.79cal.

b) Expansión adiabática y reversibleV2=10 L.

10

)(300 K)ln

5

=413.18

𝒄𝒂𝒍

𝒎𝒐𝒍

𝑃2
𝑃1

𝑅𝑇2
𝑉2
𝑅𝑇1
𝑉1

𝑉1 𝛾

=( ) =
𝑉2

𝑇2

𝑉1

𝑇2

𝑇1

𝑉2

𝑇1

= ( )( ) →

𝑉1 𝛾−1

=( )

γ=

𝑉2

𝐶𝑝
𝐶𝑣

=

5
𝑅
2
3
𝑅
2

=1.67

𝑉1 𝛾−1
5 1.67−1
𝑇2 = 𝑇1 ( )
= 300 ( )
= 𝟏𝟖𝟖. 𝟓𝑲.
𝑉2
10
q=0 → ∆U=-W = Cv(T2-T1)
3 1.987𝑐𝑎𝑙

∆U= (
2

𝐾𝑚𝑜𝑙

) (188.5 − 300)𝐾 ∗ 0.227𝑚𝑜𝑙 = −𝟕𝟓. 𝟒𝒄𝒂𝒍 = −𝑾
5 1.987𝑐𝑎𝑙

∆H=Cp(T2-T1)= (
2

𝐾𝑚𝑜𝑙

) (188.5 − 300)𝐾 ∗ 0.227𝑚𝑜 = −𝟏𝟐𝟓.𝟔𝟕𝒄𝒂𝒍

c) Expansión adiabática Pop=2atm.
Cv(T2-T1)=- Pop(V2-V1)
3 1.987𝑐𝑎𝑙
2

(

𝐾𝑚𝑜𝑙

)(T2-300)= -2atm(10-5)L*(

1.987𝑐𝑎𝑙
0.082𝑎𝑡𝑚𝐿

)

2.98 T2 - 894.15= -242.3
2.98 T2=651.83
T2=218.73K

3

𝑐𝑎𝑙

2

𝐾𝑚𝑜𝑙

5

𝑐𝑎𝑙

2

𝐾𝑚𝑜𝑙

∆U=nCv(T2-T1)=(0.227mol)( ∗ 1.987

∆H=nCp(T2-T1)= 0.227mol)( ∗ 1.987

)(218.73-300)K= -54.94

)(218.73-300)K= -46.1

2. . Calcúlese la variación de entalpia a 920 0C, para la reacción:ZnO(s)+C(grafito)=Zn(g)+CO(g)

Sabiendo: ∆HO298ZnO=-83.2Kcal /mol ; ∆HO298CO=-26.42Kcal /mol
Tf(Zn)=4200C ; Tvap(Zn)=9070C.
Calor de fusión del Zn=1.74Kcal/mol
CpZn(S)=5.35+2.4*10-3T
CpZn(L)=10
CpZn(G)=7.75
CpCO(G)=6.8+0.98*10-3T-0.11*105T-2
CpC(grafito)=4.03+1.14*10-3T-2.04*105T-2
CpZnO(S)=11.71+1.22*10-3T-2.18*105T-2

Solución:

∆HO298=?

ZnO(s)+C(grafito)=Zn(g)+CO(g)

∆HO298=∆HOZn+ ∆HOCO -∆HOZnO - ∆HOC=-26.42-(-83.2)=56.78Kcal/mol

∆Cp’=CpZn+ CpCO - CpZnO - CpC

CpZn(S)=5.35+2.4*10-3T
CpCO(G)=6.8+0.98*10-3T-0.11*105T-2
-CpZnO(S)= -(11.71+1.22*10-3T-2.18*105T-2)
-CpC(grafito)= -(4.03+1.14*10-3T-2.04*105T-2)

∆Cp’= -3.59+1.02*10-3T+ 4.11*105T-2

ZnO(s)+C(g)=Zn(g)+CO(g)
∆Cp’’=CpZn+ CpCO - CpZnO - CpC

CpZn(L)=10
CpCO(G)=6.8+0.98*10-3T-0.11*105T-2
-CpZnO(S)= -(11.71+1.22*10-3T-2.18*105T-2)
-CpC(g)= -(4.03+1.14*10-3T-2.04*105T-2)

∆Cp’’=1.06-1.38*10-3T +4.11*105T-2

ZnO(s)+C(g)=Zn(g)+CO(g)

CpZn(G)=7.75

CpCO(G)=6.8+0.98*10-3T-0.11*105T-2
-CpZnO(S)= -(11.71+1.22*10-3T-2.18*105T-2)
-CpC(grafito)=-(4.03+1.14*10-3T-2.04*105T-2)

∆Cp’’’=1.19-1.38*10-3T +4.11*105T-2

693

1180

1193

∆H1193=∆H298+∫298 ∆Cp’ 𝑑𝑇 + ∆HTf(Zn)+∫693 ∆Cp’’dT+∆Hvap+∫1180 ∆Cp’’’Dt

∆H1193=56780
3. La entalpia decombustión del ciclopentano a 25 0C es de -786054 Kcal/mol.
Calcular:
a) La entalpia interna de combustión.
b) La entalpia de formación del ciclopentano.

Solución:

15

a) C5H10(L)+ O2(g)=5CO2(g)+5H2O(L)
2
∆H=∆U+RT∆n
∆n=5-7.5= -2.5
∆U=∆H- RT∆n= -786540-(-2.5)(1.987)(298)
∆U=-785050cal/mol =-785.05 Kcal/mol

∆H=-786.54Kcal/mol

b)

15

1) C5H10+ O2=5CO2+5H2O
2
2) C+O2 =CO2

-786.54 Kcal/mol
-97.052Kcal/mol

3) H2+ 1/2 O2 =H2O

-68.17 Kcal/mol

15

- 1) 5CO2+5H2O = C5H10+ O2
2

-786.54 Kcal/mol

/*5 2) 5C+5O2 =5CO2

5(-97.052 Kcal/mol)

/*5 3) 5H2+ 5/2 O2 = 5H2O

5( -68.17 Kcal/mol)

∆H=-25.31 Kcal/mol

5C + 5H2 = C5H10

4. En un recipiente de 750 ml de volumen, se encuentran 3 moles de cierto
gas. Cuando la temperatura es de 270C, la presión del gas es de 90 atm, y
cuando la temperatura esde 770C, la presión es de 110 atm.
Hallar las constantes de Van der Waals para este gas.
DATOS:
V1=0.75L

V1=V2

T1=300K

T2=350K

P1=90 atm

P2=110 atm

n=3mol

Solucion:
𝑎𝑛2

Ecuación de Van der Waals: (P+

𝑉2

)(v-nb)= nRT

𝑎𝑛2
)(𝑉1 − 𝑛𝑏)
𝑛𝑅𝑇1
𝑉12
=
2
𝑎𝑛
𝑛𝑅𝑇2
(𝑃2 + 2 )(𝑉2 − 𝑛𝑏)
𝑉2

(𝑃1 +

𝑎𝑛2

(P1+

𝑎

𝑉2

)=

𝑇1

𝑎𝑛2

𝑇2

𝑉2

(P2+

𝑛2

𝑇1 𝑛2

𝑉

𝑇2 𝑉 2

𝑎(

−𝑎
2

𝑛2
𝑉2

𝑇1

−...