1. The document contains a chemistry exam with 4 problems. It provides the questions, solutions, and relevant data for calculating thermodynamic properties like heat, work, entropy, and heat of reaction. 2. The first problem calculates the heat of combustion of ethanol from bomb calorimetry data on ethane and ethanol. 3. The second problem calculates heat, work, and entropy changes for an ideal diatomic gas undergoing cyclic reversible processes. 4. The third problem calculates heat and entropy changes for the phase change of 10 moles of a metal from solid to liquid. 5. The fourth problem calculates the final temperature and entropy change when ice at -15°C is added to water at 35°

1. PRIMER PARCIAL DE FISICOQUIMICA (GRUPO 2A) - MODELO
SEMESTRE I/2020
Docente: M.Sc. Omar Arce García
Auxiliar: Univ. Aldo Ulloa Claure
1. 0,1 moles de etano gaseoso se quema en una bomba calorimétrica a 25°C liberando 40 Kcal de
calor, en cambio, cuando se queman en la misma bomba calorimétrica 0,2 moles de etanol líquido a
25°C, se liberan 70 Kcal. Con estos únicos datos, halle el calor de combustión a presión constante de
siguiente reacción:
C2H6(g) + ½ O2(g) → C2H5OH(l)
SOLUCIÓN: En una Bomba calorimétrica el calor de combustión es a volumen constante
C2H6(g) + 7/2 O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l)
Tenemos
∆𝑈𝐶 = −
40
0,1
= −400
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑚𝑜𝑙
∆𝐻𝐶 = ∆𝑈𝐶 + ∆𝑛𝑅𝑇
∆𝐻𝐶 = −400 + (−2,5) ∙ 1,987𝑥10−3
∙ 298
∆𝐻𝐶 = −401,4803
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑚𝑜𝑙
C2H5OH(l) + 3 O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l)
Tenemos
∆𝑈𝐶 = −
70
0,2
= −350
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑚𝑜𝑙
∆𝐻𝐶 = ∆𝑈𝐶 + ∆𝑛𝑅𝑇
∆𝐻𝐶 = −350 + (−1) ∙ 1,987𝑥10−3
∙ 298
∆𝐻𝐶 = −350,5921
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑚𝑜𝑙
donde
C2H6(g) + 7/2 O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) , ∆𝐻𝐶 = −401,4803
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑚𝑜𝑙
(x-1) C2H5OH(l) + 3 O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) , ∆𝐻𝐶 = −350,5921
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑚𝑜𝑙
𝐶2𝐻6(𝑔)
+ 1/2 𝑂2(𝑔)
→ 𝐶2𝐻5𝑂𝐻(𝐿)
Tenemos
∆𝐻𝐶 = −401,4803 + 350,5921 = −50,8882
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑚𝑜𝑙
2. 5 moles de gas ideal diatómico a 2 atm y 400 °C se somete a las siguientes transformaciones
reversibles:
I.- Expansión isotérmica hasta duplicar el volumen inicial
II.- Enfriamiento isocórico hasta 300 °C
III.- Compresión isotérmica hasta el volumen inicial
IV.- Calentamiento isocórico hasta las condiciones iniciales.
Calcular: ΔH, ΔS, W en cada etapa y para el ciclo.
SOLUCIÓN: Realizamos un diagrama P-V y calculamos
Etapa II. (Vctte)
∆𝐻 = 𝑛𝐶𝑃∆𝑇 = 5 ∙
7
2
∙ 8,314 ∙ (300 − 400)
∆𝐻 = −14549,5 (𝐽)
𝑊 = 0
∆𝑆 = 𝑛𝐶𝑉 ln
𝑇2
𝑇1
= 5 ∙
5
2
∙ 8,314 ∙ ln
573
673
∆𝑆 = −16,7173 (
𝐽
𝐾
)
Para el Ciclo
∆𝐻𝐶 = ∆𝑆𝐶 = 0
Etapa III. (Tctte)
∆𝐻 = 0
𝑊 = 𝑛𝑅𝑇 ln
𝑉2
𝑉1
= 5 ∙ 8,314 ∙ 573 ∙ ln
𝑉1
2𝑉1
= −16510,5 (𝐽)
∆𝑆 = 𝑛𝑅 ln
𝑉1
2𝑉1
= 5 ∙ 8,314 ∙ ln 0,5 = −28,8141 (
𝐽
𝐾
)
Etapa IV. (Vctte)
∆𝐻 = 𝑛𝐶𝑃∆𝑇 = 5 ∙
7
2
∙ 8,314 ∙ (400 − 300)
∆𝐻 = 14549,5 (𝐽)
𝑊 = 0
Etapa I. (Tctte)
∆𝐻 = 0
𝑊 = 𝑛𝑅𝑇 ln
𝑉2
𝑉1
= 5 ∙ 8,314 ∙ 673 ∙ ln
2𝑉1
𝑉1
= 19391,91 (𝐽)
∆𝑆 = 𝑛𝑅 ln
2𝑉1
𝑉1
= 5 ∙ 8,314 ∙ ln 2 = 28,8141 (
𝐽
𝐾
)

2. 𝑊𝐶 = 19391,91 − 16510,5 = 2881,41 (𝐽)
∆𝑆 = 𝑛𝐶𝑉 ln
𝑇2
𝑇1
= 5 ∙
5
2
∙ 8,314 ∙ ln
673
573
∆𝑆 = 16,7173 (
𝐽
𝐾
)
3. Cierto metal M se funde a 650°C con un calor de fusión de 5320 J/mol. La capacidades calorífica
de M solido es C̄p(s)/( J/mol K) = 18,13 + 0,01472T + 1,36x10⁵T¯². en cambio la del líquido es C̄p(l)/( J/
mol K) = 46,51 - 0,00501T. a) Calcule el H y ΔS para la transformación de 10 moles de M solido desde
25°C a M líquido a 800°C.
SOLUCIÓN: tenemos
Calculamos el ∆𝐻 de la transformación
∆𝐻1 = ∫ 𝐶𝑃(𝑆)𝑑𝑇
923
298
∆𝐻1 = 18,13(923 − 298) +
0,01472
2
(9232
− 2982) − 1,36x10⁵(
1
923
−
1
298
)
∆𝐻1 = 17256,88023 𝐽/𝑚𝑜𝑙
∆𝐻2 = 5320 𝐽/𝑚𝑜𝑙
∆𝐻3 = ∫ 𝐶𝑃(𝐿)𝑑𝑇
1073
923
∆𝐻3 = 46,51(1073 − 923) −
0,00501
2
(10732
− 9232)
∆𝐻3 = 6226,503 𝐽/𝑚𝑜𝑙
Donde
∆𝐻 = ∆𝐻1 + ∆𝐻2 + ∆𝐻3 = 10 ∙ (17256,88023 + 5320 + 6226,503)
∆𝐻 = 288033,8323(𝐽)
∆𝑆1 = ∫
𝐶𝑃(𝑆)
𝑇
𝑑𝑇
923
298
= 18,13 ln
923
298
+ 0,01472(923 − 298) −
1,36x105
2
(
1
9232 −
1
2982) = 30,3825
𝐽
𝑚𝑜𝑙 𝐾
∆𝑆2 =
5320
923
= 5,7638
𝐽
𝑚𝑜𝑙 𝐾
∆𝑆3 = ∫
𝐶𝑃(𝐿)
𝑇
𝑑𝑇
1073
923
= 46,51 ln
1073
923
− 0,00501(1073 − 923) = 6,2522
𝐽
𝑚𝑜𝑙 𝐾
Donde
∆𝑆 = ∆𝑆1 + ∆𝑆2 + ∆𝑆3 = 10 ∙ (30,3825 + 5,7638 + 6,2522)
∆𝐻 = 423,985 (
𝐽
𝐾
)
4. En una botella de Dewar (aislamiento adiabático) se agregan 80 g de hielo a - 15 º C a 500 g de
agua a 35 º C. Si Cagua = 4,814 J/g º C, Chielo = 2,09 J/g°C, y Qf = 334,4 J/g. A) Cual es el estado final del
sistema?, b) Halle S para la transformación
SOLUCIÓN:
a) hallamos el estado final del sistema, donde
𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 + 𝑄4 = 0
80 ∙ 2,09 ∙ (0 − (−15)) + 80 ∙ 334,4 + 80 ∙ 4,814 ∙ (𝑇𝑓 − 0) + 500 ∙ 4,814 ∙ (𝑇𝑓 − 35) = 0
𝑇𝑓 = 19,7 °𝐶 (𝑇𝑜𝑑𝑜 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑙𝑖𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜)
b) hallamos el ∆𝑆 para la trasformación
∆𝑆 = ∆𝑆1 + ∆𝑆2 + ∆𝑆3 + ∆𝑆4
∆𝑆 = 80 ∙ 2,09 ∙ ln
273
258
+
80 ∙ 334,4
273
+ 80 ∙ 4,814 ∙ ln
292,7
273
+ 500 ∙ 4,814 ∙ ln
292,7
308
∆𝑆 = 11,635 (
𝐽
𝐾
)