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DATOS:
∆ n=nP−nR = 2 −( 2 + 1 ) =− 1 R=1.987207× 10 − 3 KCal/ Kmol T = 2 5 ° C=298,
TRABAJO DE TERMODINÁMICA
Alumno: La Madrid Córdova, César Augusto Problema 1: Cuando se queman 2 moles de monoxido de carbono gaseoso para dar dióxido de carbono gaseoso a P constante de 25° C, se obtiene una variación de energía interna de - 134.68 Kcal. Determinar la variación de entalpía para esta reacción si los gases se comportan idealmente. 2 C O( g)+O 2 (g )→ 2 C (^02) (g ) ∆ U=∆ H −P. ∆ V =∆ H −RT ∆ n
Solución:
∆ U =∆ H −R T ∆n ∆ H =∆ U + R T ∆n ∆ H =−134.68+(1.987207. 10 − 3 ×298.15 ×− 1 ) ∆ H =−134.68 KCal−0. ∆ H =−135.272 KCal Problema 2: A 25°C y 1 atm la entalpía para el agua líquida es de -285.8 kJ. Determine la variación de energía interna para la reacción: H 2 ( g) +
O 2 (g )→ H 2 O(l ) ∆ H=−285. ∆ U =∆ H −P. ∆ V =∆ H−RT ∆ n
Solución:
Al pasar de reactivos a productos se pierde
moles de gas:
∆ n=nproductos−nr eactivos= 0 −( 1 +
2 )
En la fórmula:
∆ U =∆ H −P ∆ V =∆ H −RT ∆ n=−285.8 kJ −((8.
J
m ol× K
)( 298 K)(
mol)) ∆ U =−285.8 kJ +3.71 kJ =− 282 kJ
Problema 4:
La reacción C(s )+^
O 2 (g) →C O(g) ∆ H =¿? Es difícil de estudiar ya que C y O tienden a dar C^02 (g) y no CO. Pero se puede estudiar en dos etapas: C(s )+
O 2 (g) →C (^02) (g ) ∆ H 1 =−393.9 kJ 2 CO(s)+O 2 ( g)→^2 C^02 (g) ∆ H 2 =− 566 Kj Ya que la reacción buscada es la resta de la penúltima y la mitad de la última:
Solución:
Solución:
Aplicando la ley de Hess: ( a ) C S 2 ( l) + 3 O 2 ( g) →CO 2 ( g )+ 2 S O 2 ( g) ( b ) 2 S ( s )+ Cl 2 ( g ) → S 2 Cl 2 (l) ( c ) C ( s ) + 2 Cl 2 ( g ) → C Cl 2 (l) (− 2 d )− 2 S ( s ) +− 2 O 2 ( g) →− 2 SO 2 ( g ) (−f )−C ( g )+−O 2 ( g) →−CO 2 ( g) ∆ H =∆ Ha + ∆ H (^) b+ ∆ Hc− 2 ∆ Hd −∆ H (^) f ∆ H =− 1077 −58.5−135.4+593.6+ 393.5=−283.8 kJ
Problema 7:
Los calores de combustión por mol de 1.3 butadieno C 4 H 6 (g ), butano C 4 H 10 (g) y H 2 son −2540.1 , −2877.6 y −285.8 kJ respectivamente. Calcular la entalpía de hidrogenación del 1.3^ butadieno a butano. Hay que saber que la combustión de
compuestos orgánicos es con O 2 ( g) para dar CO 2 (g) y H 2 O^.
Cx H (^) y(g )+(x + y 4 ) O 2 ( g) → x CO 2 ( g) +( y 2 ) H 2 O(l) La reacción incógnita es: C 4 H 6 (g )+ 2 H 2 ( (^) g ) →C 4 H 10 (g ) ∆ H=¿? Y se conocen: a. C 4 H 6 (g )+(
2 ) O 2 ( g) → 4 CO 2 ( g) + 3 H 2 O(l) ∆ Ha=−2540.1kJ b. C 4 H 10 (g)+(
2 ) O 2 ( g ) → 4 CO 2 (g )+ 5 H 2 O(l) ∆ Hb =−2877.6 kJ c. 2 H 2 (g )+O 2 ( (^) g ) →^2 H 2 O(g ) ∆^ H^ c=−285.8^ kJ
Solución:
Aplicando la ley de Hess: ( a )∗ 1 ( b)∗− 1 ( c)∗ 1 ( a ) C 4 H 6 ( g )+ 11 / 2 O 2 ( g) → 4 CO 2 ( g) + 3 H 2 O(l)
(−b ) C 4 H 10 ( g) + 13 / 2 O 2 ( g ) → 4 CO 2 ( g )+ 5 H 2 O(l) ( c ) 2 H 2 ( g) +O 2 ( g ) → 2 H 2 O(g) ∆ H =∆ Ha −∆ Hb +∆ Hc=−2540.1+ 2877.6−285.8=51.7 KJ
Problema 8:
Calcula el calor de formación del acetileno (etino), conocidos los calores de formación
del H 2 O(l) y del CO 2 , así como el calor de combustión del acetileno.
∆ H ° f (^) [ H 2 O( (^) l) ]=−285.8 kJ /mol ∆ H ° f (^) [ CO 2 ( g ) ]=−393.13 kJ /mol ∆ H ° ( combustiónetino )=− 1300 kJ /mol La reacción de formación del acetileno es: 2 C(s)+H 2 ( g) ↔C 4 H 10 (g )
Solución:
Su (^) ∆ H (^) f^ °^ la podemos calcular a partir de su reacción de combustión: C 2 H 2 ( g) +
O 2 (g )→ 2 C O 2 (g)+ H 2 O(l)
Aplicando la Ley de Hess:
∆ HC
° =∑ ∆ Hf ( productos) ° −∑ ∆ H (^) f (reactivos) ° − 1300 KJ /mol= 2 ∆ Hf (C O 2 ) ° +∆ H (^) f ( H 2 O ) ° −∆ H (^) f (C 2 H 2 ) ° − 1300 KJ /mol= 2 (−393.13)+ (−285.8)−∆ Hf (C 2 H 2 ) ° ∆ H (^) f (C 2 H 2 ) ° =227.94 KJ /mol ∆ Hc ° =− 1300 KJ /mol
Problema 10:
Determine la entalpia de la siguiente reacción: C(grafito ) +O 2 ( g) → CO 2 ( g ) Sean los coeficientes indeterminados para C^ ,^ O 2 y^ CO 2 Sustancia a b c C(grafito ) 16.86 J/K/mol (^) 4.77 J /K 2 /mol -8.54 J/K/mol O 2 ( g) 29.96 J/K/mol (^) 4.18 J /K^2 /mol -1.67 J/K/mol CO 2 ( (^) g ) 44.22 J/K/mol (^) 8.79 J / K^2 /mol -8.62 J/K/mol Además se cumple que Cp: Cp=a+bT +
C
T
2
Solución:
CP ( T )=[ CP CO 2 ( T ) −CP O 2 ( T )−CP C ( T ) (^) ]
∆ H ( 315 ° K )−∆ H ( 298 ° K ) =∫
298 315 [ CP CO 2 (^ T^ )−CP O 2 (T^ )−C^ P C^ (T^ )^ ] dT
∆ H ( 315 ° K )−∆ H ( 298 ° K ) =∫
298 315
[
−2.6−0.16T +
T
2 ] dT
∆ H ( 315 ° K )−∆ H ( 298 ° K ) =
[
−2.6−0.16 T +
T 2 ] 298
315 ∆ H ( 315 ° K )−∆ H ( 298 ° K ) =
=−877.88 J /mol
