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Ejercicios termoquímica

  1. 1. Química 2º Bachillerato 2010/11Ejercicios Termoquímica1.- Dada la reacción: A (g) + B (s) ⇔ C (g) + D (g); ∆ H = + 85 kJ/mol; / ∆ S / = 85 J/K.mol a) Indique, justificadamente, cuál será el signo de ∆ S. b) ¿A qué temperatura estará en equilibrio la reacción? c) ¿A partir de qué temperatura será espontánea la reacción?2.- a) ¿En qué circunstancias el calor de una reacción química coincide con su variación de entalpía? b) Si durante una reacción química hay una disminución en el número de moles de gases, justifique cuál de estas magnitudes será numéricamente mayor ∆ U o ∆ H (energía interna o entalpía)3.- Se prepara una mezcla con 20 g de Fe2O3 y un exceso de aluminio metálico. Cuando se inflama la mezcla seproduce, con un gran desprendimiento de calor, la reacción siguiente: Fe2O3 (s) + 2 Al (s) → Al2O3 (s) + 2 Fe (s)La entalpía de formación, en condiciones normales, del Al2O3 (s) es de –1668 kJ/mol y la del Fe2O3 (s) es de –821kJ/mol. a) Calcule la cantidad, en gramos, de óxido de aluminio y de hierro que se pueden obtener tras la reacción. b) Calcule la cantidad de calor desprendida.4.- Los calores de combustión del hidrógeno, carbono (grafito), etino y etano son, respectivamente –286 kJ/mol, -407kJ/mol, -1297 kJ/mol y –1550 kJ/mol. Calcule: a) El calor de formación del etino y del etano. b) El calor intercambiado cuando el etino, por hidrogenación, se transforma en etano.5.-Las entalpías normales de formación del CO (g) y del CO2 (g) a 298 K son, respectivamente, -111.2 kJ/mol y –392.9kJ/mol. a) Calcule la variación de entalpía, a esta temperatura, para la reacción: CO2 (g) + C (s) ⇔ 2 CO (g) b) Sabiendo que las energías libres de formación del CO2 (g) y del CO(g) son, respectivamente, -394’2kJ/mol y –137’1 kJ/mol, calcule, para la siguiente reacción CO (g) + ½ O2 ⇔ CO2 (g) la variación de energía libre estándar y la constante de equilibrio a 298 K.6.- a) Calcule la variación de energía libre estándar, a 25 ºC, para las siguientes reacciones, utilizando los datostabulados: 2 NaF (s) + Cl2 (g) → F2 (g) + 2 NaCl (s) PbO (s) + Zn (s) → Pb (s) + ZnO (s) b)A la vista de los resultados, comente la conveniencia o no de utilizar estas reacciones en la obtención de flúor y plomo respectivamente. NaF NaCl PbO ZnO Cl2 F2 Zn Pb∆ Hf (kJ/mol) º -569 -411 -276 -348 --- --- --- ---∆ Sfº (J/ K.mol) 58’6 72’4 76’6 3’9 223’0 202’7 41’6 64’87.- Indique, razonando la respuesta, si son verdaderas o falsas las siguientes proposiciones: a) La energía libre depende de la temperatura. b) No basta que una reacción sea exotérmica para que sea espontánea. c) En una reacción química la variación de entropía es siempre positiva. d) En una reacción exotérmica la entalpía de los reactivos es siempre menor que la de los productos.8.- Dados los procesos: N2 (g) + 3 H2 (g) ⇔ 2 NH3 (g); ∆H<0 H2O (l) ⇔ H2O (g) ; ∆H>0 a) Indique de forma razonada, como será el signo de ∆ S en cada reacción. b) Analice la espontaneidad de ambos procesos.9.- Justifique la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones: a) Algunas reacciones exotérmicas no son espontáneas. b) En ciertas reacciones químicas, la variación de entalpía coincide con la variación de energía interna. c) La variación de entropía de una reacción espontánea puede ser negativa.
  2. 2. Química 2º Bachillerato 2010/1110.- A partir de los datos tabulados, correspondientes a energías de enlace: Enlace Energía de enlace (kJ/mol) H-H 436 O=O 494 H-O 460 a) Calcule la entalpía de formación del agua en estado gaseoso. b) Compare el resultado obtenido por este método con el calculado a partir de sus elementos ( -247 kJ/mol), aportando una posible explicación de discrepancia, si la hubiera.11.- Tanto la hidrazina (N2H4) como el amoniaco se queman con oxígeno, produciéndose agua líquida y nitrógenogaseoso. a) Calcule el valor energético en kJ/g, de ambos compuestos. b) Calcule la variación de entalpía de la reacción: 3 N2H4 (g) → 4 NH3 (g) + N2 (g)Datos: Las entalpías de formación de la hidrazina, amoniaco dióxido de carbono y agua, en condiciones estándar son50’4 kJ/mol, -46’3 kJ/mol, -393’5 kJ/mol y –285’5 kJ/mol.12.- Discuta los siguientes enunciados, razonando la respuesta: a) En una reacción exotérmica la entalpía de los reactivos es siempre menor que la de los productos. b) Para que una reacción química sea espontánea, es suficiente con que sea exotérmica.13.-La variación de energía libre de una reacción química, ∆ G : a) Puede ser positiva o negativa, pero nunca puede valer cero. b) Es independiente de la temperatura.14.- A 25 ºC, la entalpía estándar de combustión del butano gaseoso para dar dióxido de carbono gaseoso y agualíquida, es –2878’6 kJ/mol y las entalpías estándar de formación de estas dos últimas sustancias son, respectivamente,-393’5 y –285’5 kJ/mol. Calcule: a) El calor de formación del butano a presión constante. b) El calor de formación del butano a volumen constante.15.- Indique la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones, razonando la respuesta: a) En todos los procesos espontáneos la entropía del sistema aumenta. b) Algunas reacciones exotérmicas no son espontáneas. c) En ciertas condiciones, la variación de entalpía de una reacción coincide con la variación de energía interna,16.-En un calorímetro adecuado, a 25ºC y 1 atm de presión, se queman completamente 5 cm3 de etanol (CH3CH2OH)produciéndose dióxido de carbono gaseoso y agua líquida. El calor desprendido a presión constante es 117’04 kJ/mol.Calcule: a) La variación de entalpía de combustión estándar del etanol. b) La variación de energía interna a la temperatura de 25 ºC,Datos: Densidad del etanol = 0’79 g/cm3 , R = 8’31 J.K-1.mol-117.- Calcule la energía media de los enlaces C-H y C-C utilizando los datos de la tabla siguiente: Sustancia Proceso ∆ H º (kJ/mol) CH4 (g) Formación -74’5 C2H6 (g) Formación -84’7 C(s)→ C(g) Sublimación 715 H2 (g) Disociación 43618.-Las variaciones de entalpías estándar de formación del CH4 (g), CO2(g) y H2O (l) son, respectivamente, -74’9kJ/mol; -393’5 kJ/mol y –285’8 kJ/mol. Calcule: a) La variación de la entalpía de combustión del metano. b) El calor desprendido en la combustión completa de 1 m3 de metano medido en condiciones normales.
  3. 3. Química 2º Bachillerato 2010/1119.-Razone la veracidad o falsedad de las siguientes proposiciones: a) La variación de entalpía de una reacción química siempre coincide con la variación de energía interna. b) Toda reacción química exotérmica siempre es espontánea.20.- Dada la reacción: 2 C2H6 (g) + 7 H2 (g) → 4 CO2 (g) + 6 H2O (l), razone: a) Si a una misma temperatura, el calor desprendido a volumen constante es mayor, menor o igual que el desprendido si la reacción tuviera lugar a presión constante. b) Si la entropía en la reacción anterior aumenta o disminuye.21.- a) Calcule la variación de entalpía de formación del amoniaco, a partir de los siguientes datos de energías deenlace: E(H-H) = 436 kJ/mol ; E(N-H) = 389 kJ/mol ; E(N≡N) = 945 kJ/mol. b)Calcule la variación de energía interna en la formación del amoniaco a la temperatura de 25 ºC.22.- Se desea conocer la variación de entalpía que se produce durante la combustión del etino. Para ello se dispone delas entalpías estándar de formación, a 25ºC, del agua líquida, dióxido de carbono gas y etino gas (C2H2) que son,respectivamente, -284 kJ/mol; -393 kJ/mol y –230 kJ/mol. a) Haga un análisis del problema, indicando las estrategias que va a seguir para su resolución, así como los principios teóricos, leyes o conceptos en que se basará para decidirse por ese método de resolución. b) Determine la variación de entalpía que se produce durante la combustión del etino. c) Calcule el calor desprendido cuando se quemen 1000 kg de etino.23.- Indique si es verdadera o falsa la siguiente afirmación: “ Todas las reacciones exotérmicas son espontáneas”.Razone la respuesta.24.- a) Calcule la variación de entalpía estándar de la reacción: CaC2 (s) + 2 H2O (l) → Ca(OH)2 + C2H2 (g) b) ¿Qué calor se desprende en la combustión de 100 dm3 de acetileno, C2H2, medidos a 25 ºC y 1 atm.Datos: Entalpías estándar de formación en kJ·mol-1: CaC2 = -59’0; CO2 = -393’5; H2O = -285’8; Ca(OH)2 = -986’0 C2H2 = 227’0.25.- Las entalpías estándar de formación de la glucosa (s), etanol (l), agua (l) y dióxido de carbono (g) son,respectivamente, -1280, -278, -286 y –394 kJ/mol. Calcule, en las mismas condiciones: a) La entalpía de combustión de la glucosa. b) La variación de entalpía que se produce en la fermentación de la glucosa, según la reacción: C6H12O6 (s) → 2 CH3CH2OH (l) + 2 CO2 (g)

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