TERMODINÁMICA

J2002 La reacción de una mezcla de aluminio en polvo con óxido de hierro (III) genera hierro y óxido de aluminio. La reacción es tan exotérmica que el calor liberado es suficiente para fundir el hierro que se produce.a) Calcula el cambio de entalpía que tiene lugar cuando reaccionan completamente 53,96 g de aluminio con un exceso de óxido de hierro (III) a temperatura ambiente.b) ¿Cuántos gramos de hierro se obtienen si el rendimiento es del 85 %?DATOS: Ar(Al) = 27 u; Ar(Fe) = 55,8 u; Ar(O) = 16 u; Hf0 (Fe2O3)(s) = 822,2 kJ· mol1; Hf0 (Al2O3) 1676 kJ· mol1.Resultado: a) 853,8 kJ · mol1; b) 94,79 g Fe.

S2002a) Se tiene un matraz, A, de 1,5 L, que contiene gas neón a 600 mm Hg de presión, y otro matraz, B, de 500 mL, que contiene gas helio a 1,2 atm. Se conectan y se espera el tiempo necesario para que se produzca la difusión total de los dos gases. La operación tiene lugar a una temperatura constante de 25 º C. Calcula la presión parcial, expresada en unidades del sistema internacional, del gas helio en cada recipiente al final de la difusión.b) ¿Qué ocurre con la entropía del sistema?c) ¿Qué reacción tiene lugar entre los dos gases al mezclarse?DATOS: R = 0,082 atm · L · mol1 · K1.Resultado: a) 0,3 atm.

J2003El “hielo seco” es dióxido de carbono sólido a temperatura menor de – 55 º C y presión de 1 atm. Una muestra de 0,050 g de hielo seco se coloca en un recipiente vacío de volumen 4,6 L y setermostata a la temperatura de 50 º C.a) Calcula la presión, en atm, dentro del recipiente después de que todo el hielo seco se ha convertido en gas.b) Explica si se producen cambios en la presión y en la cantidad de moles gaseosos si el experimento se realiza termostatando el recipiente a 60 º C.DATOS: Ar(O) = 16 u; Ar(C) = 12 u; R = 0,082 atm · L · mol1 · K1.Resultado: a) P1 = 0,0066 atm; b) P2 = 0,0068 atm.

J2003 Considera la reacción: H2 (g) + Cl2 (g) 2 HCl (g); H = 184,6 kJ. Si reaccionan en un recipiente 3 moles de H2 (g) y 5 moles de Cl2 (g), manteniendo la presión constante de 1 atm y a la temperatura de 25 º C.a) Calcula el trabajo realizado expresado en julios.b) Calcula la variación de energía interna del sistema.Resultado: a) W = 0; b) U = 184,6 kJ.

S2003 a) Se tiene la reacción, no ajustada, CH3OH (l) + O2 (g) H2O (l) + CO2 (g), en la que, a presión constante, se desprenden 725,5 kJ por cada mol de metanol que reacciona. Calcula H cuando: 1) en el proceso se obtienen 4 moles de CO2 (g); 2) la dirección de la reacción se invierte (los reactivos se convierten en productos y los productos en reactivos) y se obtienen 2 moles de CH3OH (l).b) ¿Cuál o cuáles de las siguientes sustancias tienen valor de entalpía de formación estándar distinta de cero a 25 º C y 1 atm de presión: Fe (s), Ne (g), H (g), CH4 (g) y Hg? Razona las respuestas.Resultado: a) 1) Hc = 2902 kJ; 2) Hr = 1451 kJ; b) CH4 (g).

J2004El CaCO3 (s) se descompone a 850 º C para dar CaO (s) y CO2 (g).a) Calcula el cambio de entalpía en kJ cuando en la reacción se producen 48,02 g de CO2.b) ¿Es termodinámicamente espontánea esta reacción? Haz un razonamiento cualitativo.DATOS: Hf0 (CaO)(s) = 635,1 kJ· mol1; Hf0 (CO2) = 393 kJ· mol1; Hf0 (CaCO3) = 1209,6 kJ·mol1, A 850 ºC.Resultado: a) Hro = 198,08 kJ.

S2004El CaCO3 (s) se descompone a 850 º C para dar CaO (s) y CO2 (g).a) Calcula el cambio de entalpía en kJ cuando en la reacción se producen 48,02 g de CO2.b) ¿Es termodinámicamente espontánea esta reacción? Haz un razonamiento cualitativo.DATOS: Hf0 (CaO)(s) = 635,1 kJ· mol1; Hf0 (CO2) = 393 kJ· mol1; Hf0 (CaCO3) = 1209,6 kJ·mol1, A 850 ºC.Resultado: a) Hro = 198,08 kJ.

J2005 A partir de los siguientes datos termoquímicos: calor de formación del metano (g) partiendo del carbono (grafito) 17,89; calor de combustión de carbono (grafito) 94,05; calor de formación del agua (l) 68,32, todos ellos expresados en kcal · mol1 y a 298 K. Calcula:a) El calor de combustión del metano.b) Cuántos gramos de metano haría falta quemar para calentar 30 L de agua de densidad 1 g ·mL1 desde la temperatura de 15 º C hasta 80 º C. Para ello considera que la caloría es el calor necesario para elevar un grado a un gramo de agua en el intervalo del problema.Resultado: a) 212,8 kcal · mol1; b) 146,62 g.

S2005 Contesta de un modo razonado a las siguientes preguntas:a) ¿Qué valores tienen que tener las magnitudes termodinámicas para que una reacción sea espontánea?b) ¿Podría lograrse mediante calentamiento que una reacción no espontánea a 25 ºC fuese espontánea a temperatura más alta?

J2006 Indica, razonando la respuesta, en cada caso, si las siguientes afirmaciones son ciertas o falsas:a) La entalpía estándar de formación del Hg (s) es cero.b) Todas las reacciones químicas en las que G < 0 son muy rápidas.c) La absorción de calor por parte de un sistema contribuye al aumento de su energía interna.

S2006 El naftaleno, C10H8, es un compuesto aromático sólido que se vende en forma de bolitas para combatir la polilla. La combustión completa de este compuesto para producir CO2 (g) y H2O (l) a 25 º C produce 5154 kJ/mol.a) Escribe las reacciones de formación del naftaleno a partir de sus elementos y la de combustión.b) Calcula la entalpía estándar de formación del naftaleno.DATOS: Ho [CO2 (g)] = 393,5 kJ · mol1; Ho [H2O(l)] = 285,8 kJ · mol1.Resultado: b) 75,8 kJ · mol1.