Energía de Las Racciones Químicas

7/23/2019 Energa de Las Racciones Qumicas

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Energa de las reacciones qumicas.

5. -ENERGA DE LASREACCIONES QUMICAS.

5.1.- Introduccin. ................................................................................. 136

5.. -No!"nc#$tur$ t"r!odin%!ic$. .................................................... 1365.2.1. Capacidad calorfica molar. - .............................................................. 137

5.2.2. Trabajo en expansin de un sis!ema. - .................................................. 13"

5.3. -&ri!"r 'rinci'io d" #$ t"r!odin%!ic$. ....................................... 13(

5.).- C$#or d" r"$ccin. .......................................................................... 1)*

5.5. -Di+tinto+ ti'o+ d" "nt$#',$+. .......................................................... 1)5.5.1. En!alpas de -formacin. .................................................................... 1#2

5.5.2. En!alpas de combus!in. - ................................................................... 1#3

5.5.3. En!alpas de disolucin.- .................................................................... 1#3

5.6. -L" d" "++. ................................................................................... 1))

5./.- En"r0,$+ d" "n#$c". . 1)6

5.(. -S"0undo 'rinci'io d" #$ t"r!odin%!ic$. .................................... 1)/5.".1. -Concep!o de en!ropa. ............................................................................ 1#"

5.".2. -$egundo principio de la Termodin%mica. ............................................ 1#&

5.2. -E+'ont$n"id$d d" #o+ 'roc"+o+ u,!ico+. 4uncin d" Gi+. ..... 15*5.&.1. C%lculo de la 'ariacin de la funcin de (ibbs.- .................................. 151

5.1*. -&ro#"!$+ cu"+tion"+. ............................................................. 15

135


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))).1**ciaquimica.ne!

5.1. -Introduccin.

En !oda reaccin qumica se produce siempre una absorcin o desprendimien!o de

energa. $in embargo+ es!o no es del !odo correc!o+ ,a que la energa ni se crea ni se des!ru,e+

slo se !ransforma+ por lo !an!o lo que ocurre en una reaccin qumica es la con'ersin de la

energa qumica la asociada a la formacin , rup!ura de enlaces qumicos en o!ros !ipos deenerga , 'ice'ersa.

Exis!e adem%s una relacin en!re el apor!e o desprendimien!o de energa en una

reaccin qumica , la !endencia a que es!a se produ/ca de forma espon!%nea que !ambi0n

es!udiaremos a lo largo de es!e !ema.

5.. -No!"nc#$tur$ t"r!odin%!ic$.

a !ermodin%mica es la par!e de la fsica que es!udia la relacin en!re el calor , el

!rabajo. ica ciencia en!iende por un sis!ema !ermodin%mico a aquella par!e del uni'erso

separada del ex!erior por superficies reales o imaginarias. 4a, 'arios !ipos de sis!emas

a Ai+#$do+ 6o in!ercambian ni ma!eria ni energa.b C"rr$do+ n!ercambian energa pero no ma!eria.c Ai"rto+ n!ercambian ma!eria , energa con los alrededores.

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Todas las energas de un sis!ema+

mec%nica+ calorfica+ el0c!rica+ e!c.+ pueden

!ransformarse en!re s. as que m%s nos in!eresan a

noso!ros son la mec%nica , la calorfica. El !rabajo

, el calor pueden !ransformarse en!re s+ son la

misma cosa energa. ado que los sis!emaspueden recibir o ceder !an!o energa como !rabajo+

a, que es!ablecer un cri!erio !ermodin%mico de

signos+ que es el que es!% represen!ado en la figura

de la dereca.

El !rabajo se mide en 9ulios , el calor en

Caloras can!idad de calor necesaria para ele'ar la

!empera!ura de 1 gr de agua desde 1#:5 ;C a 15:5 ;C. a equi'alencia en!re ambas es

1 7 *8) c$#

1 c$# 7 )81(


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5... -:r$$;o "n "+ la fuer/a que ac!?a sobre el 0mbolo ser%

SPF =

$upongamos que el 0mbolo se

despla/a un d,

dySPdyFdW ==

dVPdW =

$i se !ra!a de un proceso fini!o dondeel 0mbolo se despla/a desde un es!ado 1 as!a

un es!ado 2+ el !rabajo reali/ado sera

= 1

2

V

VdVPW

5.3. -&ri!"r 'rinci'io d" #$ t"r!odin%!ic$.

$upongamos un sis!ema cerrado que e'oluciona desde un es!ado 1 as!a el 2 , que

duran!e el proceso recibe una can!idad de calor @ , reali/a un !rabajo A.

El primer principio de la Termodin%mica dice

"La cantidad de energa intercambiada permanece constante cualquiera que sea la

transformacin realiada! siendo igual a la variacin total de energa del sistema"

W#$ =

donde B es la llamada 'ariacin de la energa in!erna+ @ el calor , A el !rabajoin!ercambiados por el sis!ema con el en!orno. Dbser'a que el signo nega!i'o del !rabajo

pro'iene del cri!erio !ermodin%mico de signos an!es mencionado.

a energa in!erna de un sis!ema es la suma de las energas que poseen las par!culas

microscpicas de las que es!% cons!i!uido+ es decir+ !odas las energas cin0!icas , po!enciales+

asociadas a sus par!culas cons!i!u,en!es. >or lo !an!o+ en la energa in!erna influ,en energas

!ales como la energa !0rmica+ la energa qumica+ la energa de los elec!rones in!ernos de cada

uno de los %!omos , la energa nuclear. En los procesos fsicos , qumicos m%s abi!uales+

es!as dos ?l!imas no suelen in!er'enir+ por lo que al no al!erarse+ la 'ariacin de la energa

in!erna coincidir% con la 'ariacin conjun!a de las energas !0rmica , qumica.

13"


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6o se puede conocer el 'alor absolu!o de la energa in!erna de un sis!ema+ slo sus

'ariaciones en un proceso de!erminado.

a energa in!erna+ + es una funcin de es!ado+ es decir+ su 'alor slo depende de los

es!ados inicial , final del sis!ema , no del camino seguido para pasar de uno a o!ro. >or el

con!rario+ el calor , el !rabajo no son funcin de es!ado+ su 'alor num0rico depende !an!o delas condiciones iniciales , finales como de los es!ados in!ermedios alcan/ados para pasar de

un es!ado a o!ro.

a 'ariacin de la energa in!erna+ para un cambio infini!esimal se de!ermina como

dU 7 dQ d=-

- = U 7 Q>

13&


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c $i se !ra!a de !ransformaciones a presin cons!an!e donde el sis!ema e'oluciona

desde un es!ado1definido por las 'ariables > + +...


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1#1


8/27


e acuerdo con el cri!erio !ermodin%mico de signos+ para una reaccin exo!0rmica+ el

calor de reaccin ser% nega!i'o , para una endo!0rmica ser% posi!i'o.

$i la reaccin es a 'olumen cons!an!e U 7 Q>

reacciones de es!e !ipo pueden ser

a Heacciones que se producen en un recipien!e cerrado.

b Heacciones en!re slidos o lquidos sin desprendimien!o de gases.

c Heacciones en!re gases en las que el n?mero de moles permanece cons!an!e.

$i la reaccin se reali/a a presin cons!an!e+ el calor de reaccin @pes igual a la

'ariacin de la en!alpa

Q'7

Gora bien+ para poder comparar los calores de reacciones dis!in!as es preciso conocer

bajo qu0 condiciones se es!%n lle'ando a cabo , el es!ado fsico de los dis!in!os componen!es

de la reaccin gas+ lquido o slido. >ara ello se define un es!ado es!%ndar o condiciones

es!%ndar que corresponde a la forma fsica m%s es!able de cualquier cuerpo puro a la presin

de 1 a!m , 25;C+ a diferencia de las condiciones normales que !ienen lugar a presin 1

a!msfera , !empera!ura *; C.

as en!alpas de!erminadas en condiciones es!%ndar se denominan en!alpas es!%ndar ,

se represen!an de la siguien!e manera 4;.

1#2


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5.5. -Di+tinto+ ti'o+ d" "nt$#',$+.

5.5.1. -Ent$#',$+ d" 9or!$cin.

Es+ por definicin+ la 'ariacin de en!alpa que acompaIa a la formacin de un mol de

compues!o a par!ir de los elemen!os que la componen a una presin , !empera!urade!erminadas. >or ejemplo

2 C F 3 42 F 1J2 D2 C43- C42D4 4f

si las condiciones son las es!%ndar ser% 4Kf.

>or con'enio+ la en!alpa de formacin de un elemen!o qumico , la del 4Fac es nula+

lo que se debe a la imposibilidad de medir !al calor experimen!almen!e. Gora bien+ si un

elemen!o qumico posee 'arios es!ados alo!rpicos+ slo !iene en!alpa de formacin nula el

m%s es!able de !odos ellas+ por ejemplo

4fK $ rmbico * L9Jmol

4fK $ monoclnico *:3# L9Jmol

en es!e caso la reaccin de formacin del a/ufre monoclnico sera

$ rmbico $ monoclnico 4f; *:3# L9Jmol

En la siguien!e !abla se dan las en!alpas de formacin en condiciones s!andard de

algunas sus!ancias

Co!'u"+to 9

?F!o#Co!'u"+to

9?F!o#

Co!'u"+to 9

?F!o#N$ ?+ * N?0 * C ?0r$9ito *N$4 ?+ - 5/1 N3?# B 2 C ?di$!$nt" B 12N$C# ?+ - )11 N3?0 - )61 CO ?0 - 115N$r ?+ - 352 & ?+ * CO?0 - 323N$I ?+ - (6 &3?0 B 25 NO ?0 B 2*1I?+ * A+3?0 B )1* NO?0 B 33/

4?0 * O ?# - (6 NO)?0 B 265C#?0 * S ?0 - * S ?r!ico *r?# * S" ?+ * S ?!onoc#,nico B *3)I4 ?0 - 2) S" ?0 B (56 SO?0 - 26IC# ?0 B 1/5 :" ?+ * C)?0 -/)H2?0 * O?0 * C$SO)?+ - 1)3*

El 'alor de la en!alpa de formacin es!%ndar de un compues!o indica la es!abilidad del

mismo+ ,a que a ma,or calor desprendido en su formacin 4f; M * ma,or ser% su

es!abilidad+ ,a que se necesi!ar% m%s calor para su descomposicin.

1#3


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5.5.. -Ent$#',$+ d" co!u+tin.

Es la 'ariacin de en!alpa que se produce en la combus!in de un mol de una

sus!ancia

compues!o F D2 CD2F 42D

por ejemplo

C848F 15J2 D2 8 CD2F 3 42D

si el combus!ible compues!o que se quema posee C+ se forma CD2gN 4 se forma 42D l+

6 se forma 62gN Cl+ se forma Cl2, $+ se forma $D2 g. $i adem%s con!iene cualquier o!ro

elemen!o+ se formar% como produc!o de la reaccin el xido m%s es!able correspondien!e de

dico elemen!o. G con!inuacin !e presen!amos una !abla con dis!in!as en!alpas de

combus!in de compues!os org%nicos

No!r" 4r!u#$ c ?F!o#

M"t$no C)?0 - ((25Et$no C6?0 - 155(3

&ro'$no C3(?0 - 1/2Eti#"no C)?0 - 1)*25

"nc"no C66?# - 36)6M"t$no# C3O ?# - /5H6Et$no# C5O ?# - 13656

Et"r "t,#ico ?C5O ?# - 1)53(cido $cJtico C3COO ?# - (/53

G#uco+$ C61O6?+ - (133S$c$ro+$ C1O11?+ - 563()

Dbser'a que !odas las en!alpas de combus!in son nega!i'as+ ,a que en cualquier

reaccin de combus!in+ siempre se produce un desprendimien!o de energa calorfica.

5.5.3.- Ent$#',$+ d" di+o#ucin.

Es el calor desprendido o absorbido en la disolucin de un mol de cualquier sus!ancia

slida+ lquida o gaseosa en agua. >or ejemplo

I?0 I?$c

Gqu !ienes algunos da!os de en!alpas de disolucin

Su+t$nci$

d ?F!o# Su+t$nci$ d ?F!o#C# ?0 - /3* SO3?0 - 156*

SO)?# - /) N$NO3?+ B 1H*SO?0 - 355 I ?0 - (*)N$C# ?+ B 5H) N3?0 - 35)r ?0 - (2 N$O ?+ - )31NO3?# - 3*H2 N$SO)?+ - H)

1##


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5.6. -L" d" "++.

El paso de los reac!i'os a los produc!os finales puede

acerse direc!amen!e o a !ra'0s de una serie de es!ados

in!ermedios+ , se cumple que Ola 'ariacin de la en!alpa en la

reaccin direc!a es la suma de las en!alpas de cada una de lasreacciones in!ermediasO+ ,a que al ser la en!alpa una funcin de

es!ado+ no depende del camino seguido sino de las condiciones

iniciales , finales.

Es!o es lo que se conoce como la ley de Hess+ formulada

en 1"#*+ , a !ra'0s de ella podemos calcular 'ariaciones de

en!alpa de una reaccin con !al de que pueda ob!enerse como

suma algebraica de dos o m%s reacciones cu,os 'alores de

'ariacin de en!alpa son conocidos.

>or lo !an!o+ para la Termodin%mica+ a, !res premisas que se deben cumplir siempre

&ri!"r$KEl 'alor de la 'ariacin de en!alpa B4 para una reaccin que se reali/a auna Tempera!ura , a una >resin de!erminadas+ es siempre el mismo+ independien!emen!e de

la que reaccin !ranscurra en uno o 'arios pasos.

S"0und$K El 'alor de la 'ariacin de la en!alpa B4 es direc!amen!e proporcional ala can!idad de reac!i'o u!ili/ado o de produc!o ob!enido.

:"rc"r$Kos 'alores de la 'ariacin de en!alpa B4 para dos reacciones in'ersas+son iguales en magni!ud pero de signo con!rario.

1#5


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5./. -En"r0,$+ d" "n#$c".

na reaccin qumica consis!e en un nue'o reagrupamien!o de los %!omos de los

reac!i'os para formar los produc!os. Es!o supone la rup!ura de cier!os enlaces , la formacin

de o!ros nue'os. $i se conocen las energas necesarias para romper dicos enlaces+ se podra

calcular la en!alpa de la reaccin.

Cuan!o m%s al!a sea la energa de enlace+ querr% decir que m%s cos!ar% romperlo+ por

lo que el enlace ser% m%s fuer!e , m%s es!able.

Como en la ma,ora de las ocasiones se suele !rabajar a presin cons!an!e+ la 'ariacin

de las energas de enlace coincidir% con la 'ariacin de en!alpa de la reaccin.

En la siguien!e !abla !e damos las en!alpas o energas de enlace m%s corrien!es

En#$c" En"r0,$?F!o#

En#$c" En"r0,$?F!o#

)36 C 7 C 61*C )15 C 7 N 615N 32* C 7 O /3*O )6* N 7 N )1(C C 3)/ O 7 O )2)

C N (5 C C (3*C O 35 C N ((/N - N 152 N N 2)6

como puedes obser'ar+ !odas las energas de enlace son posi!i'as+ ,a que siempre a, que

apor!ar energa para romper cualquier enlace. >or o!ro lado+ las energas de formacin de un

enlace ser% la misma pero con el signo nega!i'o+ ,a que en es!e caso la energa ser% liberada.

G par!ir de es!as energas medias de enlace pueden calcularse aproximadamen!e las

en!alpas de reaccin en!re sus!ancias gaseosas de la siguien!e manera

'amos a 'erlo con un ejemplo

1#7


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Calcula la en!alpa de la reaccin de idrogenacin del e!eno para formar e!ano seg?n

la siguien!e reaccin

42C C42 F 42 43C R C43

>aso 1 Gnali/ar los enlaces que se rompen , los enlaces que se forman en la reaccin

problema.

En nues!ro caso

- se rompe un enlace C C , o!ro 4 R 4

- se forma un enlace C R C , dos C - 4

>aso 2 Suscar en los da!os del problema en nues!ro caso los sacaremos de la !abla de

la p%gina an!erior las energas de los enlaces que se rompen , se forman en la reaccin.

- energa de enlace C C 81* L9Jmol

- energa de enlace 4 R 4 #38 L9Jmol

- energa de enlace C R C 3#7 L9Jmol

- energa de enlace C R 4 #15 L9Jmol

>aso 3 Hes!ar las energas medias de enlace de los enlaces ro!os menos las energas

medias de enlace de los enlaces formados , con eso !endremos la en!alpa que nos pide el

problema

( ) ( ) molKJH J131#1523#7#3881* =++=

5.(. -S"0undo 'rinci'io d" #$ t"r!odin%!ic$.

En un sis!ema cerrado en el que !ranscurre una reaccin+ llega un momen!o en que las

propiedades del sis!ema+ presin+ !empera!ura+ 'olumen+ e!c.+ dejan de 'ariar , permanecen

cons!an!es+ se dice en!onces que se a alcan/ado el equilibrio. 6o a, cambios

macroscpicos+ pero es un equilibrio din%mico+ con la misma 'elocidad con que se forman

los produc!os+ desaparecen para 'ol'er a dar los reac!i'os.

a 'ariacin de en!alpa de una reaccin+ 4+ nos dir% si esa reaccin es endo!0rmicao exo!0rmica+ pero no nos dir% si la reaccin !endr% lugar de forma espon!%nea desde los

reac!i'os as!a la formacin de produc!os.

Todos los procesos !ienen una direccin espon!%nea de preferencia que no puede ser

explicada por el primer principio de la !ermodin%mica. Es pues impor!an!e es!ablecer los

cri!erios que permi!an pre'er si una reaccin qumica puede lle'arse a cabo de forma

espon!%nea , en caso afirma!i'o+ de!erminar las proporciones de los produc!os de la reaccin

cuando se alcance el equilibrio. >ara ello !endremos que definir una nue'a funcin+ la

entropa, enunciar el segundo principio de la Termodin%mica.

1#"


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5.(.1.- Conc"'to d" "ntro',$.

El segundo principio de la Termodin%mica se ocupa de la espon!aneidad de los

procesos+ ,a sean fsicos ,Jo qumicos. >ara ello+ se in!roduce una nue'a funcin de es!ado

que denominaremos En!ropa , que represen!aremos por la le!ra $U. a en!ropa se define

como

T

dQdS rev=

donde @ es el calor in!ercambiado por el sis!ema para que el proceso se realice a la

!empera!ura T cons!an!e. as unidades ser%n 9uliosJ Lel'in 9JL o calorasJL calJL.

$i la !ransformacin es re'ersible , el sis!ema pasa de un es!ado 1 a un es!ado 2+ la

'ariacin de en!ropa correspondien!e ser%

== 1

212

T

dQSSS rev

$i el proceso se reali/a a !empera!ura cons!an!e

T

QS rev

=

siendo @ la can!idad de energa calorfica in!ercambiada.

ado que a !empera!ura cons!an!e+ proceso iso!ermo+ la 'ariacin de energa in!erna

es nula * @re' A-re' Qr">7 =r">

donde+ sus!i!u,endo la presin su expresin dada por la ecuacin de los gases perfec!os

1

2ln

2

1

2

1 V

VTRn

V

dVTRndVPW

V

V

V

Vrev ===

por lo !an!o

1

2

1

21

2

1

212 lnln

V

VRn

V

V

T

TRn

T

dW

T

dQSSS revrev =

====

1#&


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>rescindiendo de consideraciones ma!em%!icas+ , a escala microscpica+ la en!ropa se

in!erpre!a como una medida del grado de desorden molecular del sis!ema+ es decir+ cuan!o

ma,or sea el orden in!erno del sis!ema+ menor ser% su en!ropaN si el desorden aumen!a+ la

en!ropa aumen!a , 'ice'ersa. >or ejemplo

a C$!io+ d" "+t$do >ara una misma sus!ancia siempre se cumplir% queS ?+#ido S ?#,uido S ?0$+,a que las par!culas del gas siempre es!ar%n m%s desordenadas que las del slido.

b Di+o#ucin d" un +#ido "n un #,uido como al disol'erse el slido se rompe sues!ruc!ura cris!alina+ el desorden aumen!a , por !an!o+ la en!ropa de la disolucin ser%

ma,or que la suma de las en!ropas de sus componen!es

S ?di+o#ucin S ?+o#uto B S ?di+o#>"nt"

c M"Pc#$ d" 0$+"+ a en!ropa de la me/cla es ma,or que la suma de las en!ropas delos gases por separado

S ?!"Pc#$ d" 0$+"+ S ?0$+ 1 B S ?0$+ B ...

d Au!"nto d" #$ t"!'"r$tur$ Gl aumen!ar la !empera!ura+ aumen!a la energacin0!ica de sus par!culas por lo que aumen!ar% el desorden+ es decir

S ?+u+t$nci$ $ : $#t$ S ?+u+t$nci$ $ : !%+ $;$

e R"$ccion"+ u,!ic$+ "n #$+ u" $u!"nt$ "# n!"ro d" !o#"+ $i+ dados loscoeficien!es es!equiom0!ricos de una reaccin qumica+ se obser'a que el n?mero de

moles de los produc!os aumen!a con respec!o al de los reac!i'os+ la en!ropa

aumen!ar%+ por ejemplo+ en la reaccin gen0rica

G g F S g 2 Cg F g

'emos que dos moles !o!ales de reac!i'os 1 de G , 1 de S se !ransforman en !res

moles !o!ales 2 de C , 1 de + por lo que

S ?'roducto+ S ?r"$cti>o+

5.(..- S"0undo 'rinci'io d" #$ :"r!odin%!ic$.

El segundo principio de la !ermodin%mica afirma que la en!ropa+ o sea+ el desorden+

de un +i+t"!$ $i+#$donunca puede decrecer. >or !an!o+ cuando un sis!ema aislado alcan/a una

configuracin de m%xima en!ropa+ ,a no puede experimen!ar cambios a alcan/ado elequilibrio.

B$sis!ema aisladoV *

Con'iene des!acar que el segundo principio de la !ermodin%mica no se opone a que la

en!ropa de un sis!ema disminu,a+ para ello+ bas!a con disminuir la !empera!ura de dico

sis!ema lo que por ejemplo ocurre en la congelacin del agua+ pero en!onces+ el en!orno

aumen!ar% de en!ropa. o que exige el segundo principio de la Termodin%mica es que la

'ariacin !o!al de en!ropa sea posi!i'a.

15*


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5.2. -E+'ont$n"id$d d" #o+ 'roc"+o+ u,!ico+. 4uncin d" Gi+.

6i la en!alpa 4 ni la en!ropa $ nos dicen direc!amen!e si un proceso es

espon!%neo o no lo es. a funcin de (ibbs+ o energa libre+ s que nos da la medida de la

espon!aneidad del proceso. a funcin de (ibbs es una funcin de es!ado+ es decir+ slo

depende del es!ado final e inicial del sis!ema , no del camino seguido para pasar de uno ao!ro+ , se define como

G 7 :.S-

a funcin de (ibbs !ambi0n !iene unidades de energa , como en casos an!eriores+ no

podemos de!erminar su 'alor absolu!o , nos !enemos que conformar con calcular sus

'ariaciones. En un proceso de!erminado a presin , !empera!ura cons!an!es condiciones

abi!uales de !rabajo en qumica+ se cumplir% que


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5.1*. -&ro#"!$+ cu"+tion"+.

278.- e!erminar la en!alpa de formacin del %cido ac0!ico a par!ir de las siguien!es da!os

a Cs F D2g CD2g 4 &1:1 LcalJmol-

b 42g F 1J2 D2g 42D l 4 8":3 LcalJmol-

c C43CDD4 l F 2 D2g 2 CD2g F 2 42Dl 4 2*" LcalJmol -

277. - 4allar el calor de formacin del nbu!ano C-#41* sabiendo que su calor de combus!in

es de 8"7:&" LcalJmol+ que el calor de formacin del CD-2es de :*5 LcalJmol , que

el calor de formacin del agua es de -8":32 LcalJmol.-

27". - Calcular la en!alpa de la reaccin de disociacin del >Cl5en >Cl3, Cl2sabiendo que

4f >Cl5 &5:35 LcalJmolN , - 4f>Cl3 73:22 LcalJmol-

27&. - e!erminar el calor de formacin del monxido de carbono conociendo las en!alpas a

25;C de los siguien!es procesosa Cs F D2g CD2g 4 *5 LcalJmol-

b CD g F1J2 D2g CD g 4 87:83 LcalJmol-

2"*. - El calor de formacin del 6D2g a 25;C es 4 ":D& LcalJmol. >or o!ra par!e+ el

calor de formacin del 62D#g a 25;C+ es 4 2:31 LcalJmol. Calcular la en!alpa de

reaccin para la disociacin del 62D#en 6D2

2"1. - a en!alpa de formacin del me!anol C43D4 en es!ado lquido es de 57:*2

LcalJmol. $i el me!anol queda en es!ado 'apor+ la en!alpa de formacin es en!onces

-#":*" LcalJmol. Con es!os da!os+ calcular la en!alpa de 'apori/acin del me!anol.-

2"2.- El e!anol C43C42D4 puede ser oxidado en a!msfera de oxgeno para dar %cido

ac0!ico C43CDD4 , agua. Calcular la en!alpa de dica reaccin sabiendo que en la

combus!in de 1* gr de e!anol se desprenden 71:3 Lcal+ mien!ras que en la combus!in

de 1* gr de %cido ac0!ico se desprenden 3#:7 Lcal.

2"3. - e!erminar la en!alpa de reaccin del siguien!e proceso

2 6D g F D2g 2 6D g

a!os - En!alpa de formacin del 6D g 21:8 LcalJmol-

- En!alpa de formacin del 6D2g ":*3 LcalJmol-

2"#. Calcular la en!alpa de formacin molar del CaD4-2a par!ir de los siguien!es da!os

a 42g F 1J2 D2 g 42D l 4 8":3 LcalJmol 4-2D

b CaD s F 42D l CaD42 s 4 15:3 LcalJmol CaD4-2

c Ca s F1J2 D2g CaD s 4 151:" LcalJmol CaD-

2"5. - Calcular la en!alpa de formacin del GlCl3slido a par!ir de los siguien!es da!os

Gl s F 3 4Cl ac GlCl3ac F 3J2 42g 4 127:* LcalJmol-

42g F Cl2g 2 4Cl g 4 ##:* LcalJmol-

4Cl g F agua 4Cl ac 4 17:5 LcalJmol-

GlCl3s F agua

GlCl3ac 4 77:& LcalJmol-

153


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2"8. - 4allar el calor de 'apori/acin del amoniaco sabiendo que su calor de formacin es de

11:* LcalJmol cuando queda en es!ado gaseoso , de 18:*7 LcalJmol cuando queda en

es!ado lquido.-

2"7. - En una serie de experiencias se de!ermina que el noc!ano posee un calor de formacin

de 8*:3 LcalJmol+ que es!e par%me!ro para el CD-2'ale :* LcalJmol , para el 'aporde agua 57:" LcalJmol.

e!erminar la en!alpa de combus!in de un mol de dico idrocarburo , el 'olumen

de D2necesario para dica combus!in medido en condiciones normales.

2"". - En una alumino!ermia+ se !ra!a el xido f0rrico con aluminio para ob!ener ierro

me!%lico puro , el xido de aluminio correspondien!e. Calcular el calor desprendido

en dica reaccin a par!ir de los siguien!es da!os

2 Gl s F 3J2 D2g Gl2D3s 4 3&& Lcal-

2 Ye s F 3J2 D2g Ye2D3s 4 1&2 Lcal-

2"&. - Cuando un mol de 4C6 ac se neu!rali/a seg?n la reaccin

4C6 ac F D4-ac 42D l F C6-ac 4 2:& LcalJmol-

calcular la en!alpa de disociacin del %cido ciandrico sabiendo que

4Fac F D4-ac 42D l 4 13:7 Lca-lJmol

2&*. - $abiendo que la 'ariacin de en!alpa de formacin del sulfi!o de bario es de 2"2:8

LcalJmol , que para el sulfa!o de bario es de -35*X2 LcalJmol+ calcular la 'ariacin de

en!alpa de la reaccin-

Sa$D3s F 1J2 D2g Sa$D#s

2&1. - a 4fdel ace!ileno C242 es de 53:& LcalJmol , la del benceno C848 en es!adogaseoso 1&:1 LcalJmol. Calcula la en!alpa de la polimeri/acin del ace!ileno en

benceno

3 C242g C848g

2&2. - Calcular la en!alpa de la reaccin

ZnD s F CD g Zn s F CD2g

sabiendo que

a 'ariacin de en!alpa de formacin del xido de cinc slido "3 LcalJmol-

b 'ariacin de en!alpa de sublimacin del Zn 32 LcalJmol

c 'ariacin de en!alpa de combus!in del CD 8" LcalJmol-

2&3. - ados los siguien!es da!os

'ariacin de en!alpa de combus!in del C-248gaseoso 37":" LcalJmol-

'ariacin de en!alpa de combus!in del idrgeno - 8":3 LcalJmol-

'ariacin de en!alpa de formacin del C-248gaseoso 2*:2 LcalJmol-

'ariacin de en!alpa de formacin del C-24#gaseoso F 12:# LcalJmol

calcular

a 'ariacin de la en!alpa de la reaccin de idrogenacin del e!eno para dar e!ano.

b 'ariacin de la en!alpa de combus!in del e!eno gaseoso.

15#


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2. - [@u0 can!idad de calor a, que suminis!rar a una Tn de piedra cali/a de una rique/a

del "*\ en carbona!o c%lcico para descomponerlo !o!almen!e en cal CaD , dixido

de carbonoQ. El rendimien!o de la reaccin es del 75\ en cuan!o al apro'ecamien!o

de la energa.

GTD$

'ariacin de en!alpa de formacin del CaCD-3s 2"& LcalJmol-'ariacin de en!alpa de formacin del CaD s - 152 LcalJmol-

'ariacin de en!alpa de formacin del CD-2g LcalJmol-

2&5. adas las siguien!es reacciones-

2g F 42g 2 4 g 4 *:" Lcal-

2s F 42g 2 4 g 4 F 12:* Lcal

2g F 42g 2 4 ac 4 28:" Lcal-

calcular

a El calor de sublimacin del 2.

b El calor de disolucin del 4.c as caloras que abr% que apor!ar para disociar en sus componen!es el 4

con!enido+ a 25 KC+ en un ma!ra/ de 75* cc. a la presin de "** mm4g.

2&8. - 4allar la en!alpa de la reaccin

CaC2s F 2 42D l CaD42 s F C242g

GTD$

'ariacin de en!alpa de formacin del CD-2g 3&3:5*5 L9Jmol-

'ariacin de en!alpa de formacin del 4-2D l 2"5:"51 L9Jmol-

'ariacin de en!alpa de formacin del CaC-2s 5":& L9Jmol-

'ariacin de en!alpa de formacin del CaD4-2s &"8:5"7 L9Jmol-

'ariacin de en!alpa de combus!in del C-242g 12&&:5&* L9Jmol-

2&7. - e!erminar la en!alpa de formacin del %cido ni!roso disuel!o en agua 46D2ac+ a

par!ir de los siguien!es da!os

a 64#6D2ac 62g F 42D l 4 78:5 LcalJmol-

b 643ac F 46D2ac 64#6D2ac 4 &:* LcalJmol-

c 2 643ac 62g F 3 42g 4 #*:8 LcalJmol-

d 'ariacin de en!alpa de formacin del 42D l 8":3 LcalJmol-

2&".- Cuando se prepara %cido n!rico a par!ir de ni!ra!o po!%sico !ienen lugar

simul!%neamen!e las siguien!es reacciones

L6D3s F 42$D#l L4$D#s F 46D3g

2 L6D3s F 42$D#l L2$D#s F 2 46D3g

Calcular el calor necesario para la produccin de 1 Lg de %cido n!rico+ sabiendo que

el "*\ del %cido se produce seg?n la primera reaccin.

GTD$

'ariacin de en!alpa de formacin del L6D-3s 11&:5* LcalJmol-

'ariacin de en!alpa de formacin del 4-2$D#l 1&2:1& LcalJmol-

'ariacin de en!alpa de formacin del 46D-3g 3#:#* LcalJmol-

'ariacin de en!alpa de formacin del L4$D-#s 27#:** LcalJmol-

'ariacin de en!alpa de formacin del L-2$D#s 3#*:8* LcalJmol-

155


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2&&.- Explica cu%les de los siguien!es procesos ser%n exo!0rmicos , cu%les endo!0rmicos

a 6aCl s 6aCl lN b 42D l 42D gN

c 42D l 42D s d C graf C gN

e >b l >b sN f 4e l 4e gN

[@u0 !ipo de enlace se rompe o se forma !o!al o parcialmen!e en cada casoQ

3**.- $abiendo 6aD4aq F 4Claq 6aClaq F 42Dl 4 K -13+5 Lcal.

Calcula

a el calor desprendido cuando reaccionan 1** ml de 6aD4 *+5 = con 1** ml de

4Cl *+5 =N

b el incremen!o de !empera!ura que experimen!ar% la disolucin resul!an!e+

suponiendo que absorbe !odo el calor desprendido en la reaccin , que su calor

especfico , densidad son igual que los del agua pura 1 calJg.KC , 1 gJm.

3*1.- Cuando se forma 1 mol de 4 g a par!ir de 42 g , 2 g+ es!ando reac!i'os ,

produc!o a 25KC , 1 a!m+ se desprenden 28+3 ]9. educe el 'alor de 4K para las

siguien!es reacciones

a 42g F 2g 2 4g b 2 4g 42g F 2g

3*2.- Calcula 4K para la reaccin Cgrafi!o C diaman!e a par!ir de los siguien!es

da!os

Cgraf F D2g CD2g 4K -3&3 ]9

Cdiam F D2g CD2g 4K -3&5 ]9

3*3.- e!ermina la 'ariacin de en!alpa 4K para la reaccin de formacin del e!ano

C248

gas a par!ir de sus elemen!os 42gas , C grafi!o con los siguien!es da!os

Cgrafi!o F D2g CD2g 4K -3&5 ]9

42g F 1J2 D2g 42Dg 4K -2#2 ]9

C248g F 7J2 D2g 2 CD2g F 3 42D g 4K -1#25 ]9

3*#.- Con los siguien!es da!os

a S248g F 3 D2g S2D3s F 3 42D g 4K -1&3& ]9

b # Ss F 3 D2g 2 S2D3s 4K -11"2 ]9

c 42g F 1J2 D2g 42D l 4K -2"8 ]9

d 42D l 42D g 4K F#1 ]9

Calcula 4K para la reaccin de formacin del diborano S 248 gas a par!ir de loselemen!os que lo forman S slido , 42gas.

3*5.- a Calcula la en!alpa es!%ndar de formacin del o/ono D 3 gas+ sabiendo

3 D2g 2 D3g 4K F8" ]cal

b [Glguno de los siguien!es 4K es la en!alpa es!%ndar de formacin del agua

lquidaQ

4Faq F D4-aq 42D l 4K -13+8 ]cal

2 42g F D2g 2 42D l 4K -138+8 ]cal

158


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3*8.- Calcula la en!alpa de combus!in del amonaco en cada uno de los siguien!es casos

a los produc!os de la reaccin son 62g , 42D g

b los produc!os de la reaccin son 6D g , 42D g

a!os en!alpas es!%ndar de formacin 643g -#8+1# ]9JmolN

6D g &*+2& ]9JmolN

42D g -223+87 ]9Jmol

3*7.- Cuando un mol de me!anol se quema seg?n la ecuacin

C43D4l F 3J2 D2g CD2g F 2 42D l

se desprenden 728 ]9. Calcula

a a en!alpa es!%ndar de formacin del me!anollN

b a en!alpa es!%ndar de formacin del me!anolg sabiendo que la en!alpa de

'apori/acin es 35 ]9Jmol.

a!os En!alpas es!%ndar de formacin CD2g -3&3.13 ]9JmolN 42Dl -2"8 ]9Jmol

3*".- Calcula la en!alpa de idrogenacin del e!ileno C24# a par!ir de los siguien!es da!os.

C248g F 7J2 D2g 2 CD2g F 3 42D l 4 -155& ]9

C24#g F 3 D2g 2 CD2g F 2 42D l 4 -1#1* ]9

En!alpas es!%ndar de formacin ]9Jmol CD2g -3&3.13 N 42D l -2"8

3*&.- a idracina 624# , el perxido de idrgeno 42D2 arden por con!ac!o. a reaccin

que !iene lugar es 624#l F 2 42D2l 62g F # 42D g [Cu%l es el calor de

reaccinQ.

a!os en!alpas es!%ndar de formacin en ]calJmol 624#l 12N 42D2l -#5 ,

42D g -57+".

31*.- n m0!odo que permi!e u!ili/ar la energa solar para la calefaccin es el siguien!esulfa!o sdico decaidra!ado 6a2$D#.1*42D se si!?a en un depsi!o cerrado en el

!ejado de la casa. uran!e el da cuando la !empera!ura es al!a se produce la reaccin

6a2$D#.1*42D s 6a2$D#s F 1* 42D l

uran!e la noce cuando la !empera!ura baja se produce la reaccin opues!a , se

'uel'e a formar el sulfa!o decaidra!ado. El calor liberado duran!e la noce se

in!roduce en la casa median!e un sis!ema de 'en!iladores. [@u0 can!idad de calor

in!roducira en la casa una carga de 322 ]g de 6a2$D#.1*42D.

a!os en!alpas de formacin es!andar en ]calJmol 6a2$D#.1*42D s -1*33+5N

6a2$D#s -331N

42D l -8"+3.

311.- El me!anol es un combus!ible po!encial del fu!uro. $e ob!iene indus!rialmen!e a

presiones ele'adas+ a unos 2&" L en presencia de un ca!ali/ador. Calcular la en!alpa

correspondien!e a la ob!encin de 1 g de me!anol seg?n la reaccin

2 42g F CDg C43D4l.

a!os Combus!in del me!anol a dixido de carbono , agua lquida 4 -728+8 ]9Jmol.

Yormacin de dixido de carbono 4 -3&3+5 ]9JmolN

Yormacin de monxido de carbono 4 -11*+5 ]9JmolN

Yormacin de agua lquida 4 -2"5+5 ]9Jmol.

312.- G par!ir de los da!os siguien!es a 25KC

157


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a 4idrogenacin del e!eno 4 -137+1* ]9Jmol

b Combus!in del e!eno 4 -1#11 ]9Jmol.

c Yormacin de agua 4 -2"5+5 ]9Jmol.

Calcular la en!alpa de combus!in del e!ano , el calor desprendido en la combus!in

de 1 m3de e!ano en condiciones normales.

313.- a en!alpa de combus!in del n-bu!ano g para dar dixido de carbono g , agua

lquida a 25KC es de -8"" ]calJmol. as en!alpas de formacin de es!as dos ?l!imas

sus!ancias+ en las mismas condiciones+ es de - , -8"+3 ]calJmol+ respec!i'amen!e.

Calcule la en!alpa de formacin del n-bu!ano g.

31#.- escriba una experiencia para de!erminar el calor de neu!rali/acin del 4Cl por el

6aD4. $i en es!a experiencia+ en 'e/ de u!ili/ar una disolucin de 4Cl se u!ili/ase una

disolucin de 46D3 de concen!racin an%loga+ [ubiera ob!enido un 'alor mu,

semejan!e o mu, diferen!e para el calor de neu!rali/acinQ Ha/one su respues!a.

315.- $e dan los siguien!es da!os de combus!in a 2&" L , 1 a!m.

Cgraf F D2g CD2g 4K - ]cal

42g F 1J2 D2 g 42D g 4K -8" ]cal

C848l F 15J2 D2g 3 42D g F 8 CD2g 4K -7"1 ]cal

Calcular el calor de formacin del benceno 8 Cgraf F 3 4 2g C848l 4K Q

318.- as en!alpas de formacin del 42D g , del CDg son+ respec!i'amen!e+ en

condiciones es!%ndar -57+" , -2"+8 ]calJmol. 4allar la en!alpa de reaccin del

carbono con el 'apor de agua para formar CD , 4 2, de!erminar si dica reaccin es

endo!0rmica o exo!0rmica.

317.- Calcular el calor de reaccin del e!anol lquido con oxgeno+ con formacin de %cido

ac0!ico lquido , agua lquida+ sabiendo que en la combus!in de 1g de alcool , 1 g

de %cido ac0!ico en las condiciones es!%ndar se desprenden 7.13* cal , 3.#88 cal+

quedando el agua formada en es!ado lquido.

31".- El calor de formacin del gas bu!ano C#41* a par!ir de sus elemen!os es -2&+"

]calJmol+ mien!ras que los calores de formacin del dixido de carbono , 'apor de

agua son+ respec!i'amen!e+ - , -57+" ]calJmol. Escribir , ajus!ar la reaccin de

combus!in del bu!ano , calcular las ]cal que podr% suminis!rar una bombona de

bu!ano con # ]g de bu!ano.

31&.- a en!alpa de formacin del CD se a de de!erminar indirec!amen!e+ pues duran!e la

combus!in del carbono siempre se producen me/clas de CD , CD2. $e sabe que la

en!alpa de formacin del CD2es -+*5 ]calJmol , que la en!alpa de reaccin del

proceso CDg F 1J2 D2g CD2g

'ale - 87+8# ]cal. Calcular la en!alpa de formacin del monxido de carbono ,

definir qu0 se en!iende por en!alpa de formacin.

15"


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32*.- El calor desprendido en la reaccin de combus!in del ace!ileno+ con formacin de

CD2g , 42D l es de 317+7 ]calJmol a 25KC. a en!alpa de formacin del agua

lquida en condiciones es!%ndar es de -8"+32 ]calJmol+ , la correspondien!e al CD 2en

condiciones es!%ndar+ -+1 ]calJmol. a Escribir la ecuacin que represen!a la

combus!in del ace!ileno. b Calcula la en!alpa de formacin en condiciones es!%ndar

del ace!ileno , califica la reaccin de formacin del ace!ileno como endo!0rmica oexo!0rmica.

321.- $i suponemos que la gasolina es oc!ano

a calcular el 'olumen de aire medido a 25KC , una a!msfera que se necesi!a para

quemar un !anque de gasolina 75 .

b $i la en!alpa de combus!in del C es 4K -3&3+5 ]9Jmol

O O 42es 4K -2"5+" O

O formacin del oc!ano es 4K 2#&+" O

Calcular el calor desprendido al quemar un !anque de gasolina.a!os con!enido de oxgeno en el aire 21\ molar. ensidad del oc!ano *+" grJml

322.- El me!anol a sido propues!o como un sus!i!u!o de la gasolina en los mo!ores de los

au!om'iles. Calcular el 'olumen de me!anol que por combus!in proporciona el

mismo cambio de en!alpa que 1 li!ro de gasolina. a!os

En!alpa de combus!in del carbono 4K -3&3+51 ]9Jmol

En!alpa de combus!in del idrgeno 4K -2"5+"3 ]9Jmol

En!alpa de formacin del me!anol 4K -23"+88 ]9Jmol

En!alpa de combus!in de un li!ro de gasolina 4K -32.8#* ]9.

ensidad del me!anol d *+7& grJml

323.- En un experimen!o de labora!orio se de!ermina el calor de reaccin en!re una

disolucin de 4Cl , una disolucin de 6aD4. a escribir bre'emen!e el experimen!o.

b efinir la en!alpa de neu!rali/acin [Cmo se relaciona es!a magni!ud con los

da!os ob!enidos en el labora!orioQ.

32#.- a Cuando se calien!a el carbona!o de calcio+ se descompone dando xido de calcio ,

dixido de carbono. Calcular la en!alpa de la reaccin.b Calcule el 'olumen de bu!ano lquido densidad *+" grJml que a, que quemar en

un orno para conseguir el calor necesario para descomponer 1** ]g de roca cali/a

con un con!enido de "2\ de carbona!o de calcio. En la combus!in del bu!ano se

forman dixido de carbono , 'apor de agua.

En!alpas de formacin es!%ndar Carbona!o de calcio s -12*8+&* ]9JmolN

xido de calcio s -835+*& ]9JmolN

dixido de carbono g -3&3+&1 ]9JmolN

bu!ano l -1#8+1# ]9Jmol+

agua g -2#1+"2 ]9Jmol

15&


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325.- En la combus!in de 3+*5 g de e!anol C245D4 l a 25oC se desprenden &*+#5 ]9. En

la combus!in de 3+*5 g de e!anal C24#D l se desprenden "*+&* ]9.

a Calcular la en!alpa de formacin del e!anol a la misma !empera!ura.

b a oxidacin parcial del e!anol con oxgeno produce e!anal , agua. Calcula la

en!alpa de es!a reaccin.

4 ;fdixido de carbonog -3&3+51 L9JmolN 4 ;fagual -2"5+"3 L9JmolN

328.- G par!ir de los da!os de energas medias de enlace+ calcula la 'ariacin de en!alpa de

formacin del amoniaco gaseoso , comp%rala con su 'alor real que es de -#8+2

L9Jmol

327.- G par!ir de las energas medias de enlace+ calcula la en!alpa de la reaccin de

idrogenacin del ace!ileno C42 C42 para formar e!ano C43R C43.

32".- G par!ir de las energas medias de enlace+ a/ una es!imacin de la 'ariacin de

en!alpa de la reaccin de combus!in del e!ano.

32&.- 4a/ una es!imacin de la en!alpa de combus!in del bu!ano g empleando los da!os

de las energas medias de enlace.

18*


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Energía de Las Racciones Químicas