ENTALPIA PROBLEMES

Tema 4.
Termoquímica.

1. càlcul directe de l’entalpia
1. Quan es forma 1 mol de HI(g) a partir de H2 (g) i I2 (g) a 25º C i 1 atm, es desprenen 26,3 kJ. Deduir el  Hº per les reaccions següents:
a) H2(g) + I2(g)  2 HI(g) b) 2 HI(g)  H2 (g) + I2 (g)
2. Entalpia de formació estàndard
2. a) Calcula l’entalpia estàndard de formació de l’ozó (O3) gas, sabent:
3 O2 (g)  2 O3(g) Hº= +68 Kcal
b)algun dels següents Hº és l’entalpia estàndard de formació de l’aigua líquida?
H+ (ac) + OH-(ac)  H2O(l) Hº=-13.6 Kcal
2 H2(g) + O2 (g)  2 H2O(l) Hº=-136.6 Kcal

3. Llei de Hess

3. Calculeu l’entalpia de formació estàndard del monòxid de nitrogen a pressió constant, expressant-la en KJ/mol, a partir de les següents equacions termoquímiques:
N2(g) + 2 O2(g)  2 NO2(g) Hº= 67,78 KJ/mol
2 NO (g) + O2 (g)  2 NO2(g) Hº= -112,92 KJ/mol R: 90,35 KJ/mol

4. El metanol és un combustible potencial del futur. S'obté industrialment a pressions elevades, a uns 300°C en presència d'un catalitzador. Calculeu l'entalpia corresponent a l'obtenció d'1 g de metanol segons la reacció:
2 H2(g) + CO(g)  CH3OH(l).
Dades: Combustió del metanol a diòxid de carboni i aigua líquida H = -726,6 kJ/mol.
Formació de diòxid de carboni H=-393,5 kJ/mol;
Formació de monòxid de carboni H=-110,5 kJ/mol;
Formació d'aigua líquida H= -285,5 kJ/mol. Sol.: -4 KJ

5. A partir de les dades següents a 25°C, Calculeu l'entalpia de combustió de l'età i la calor despresa en la combustió d'1 m3 d'età en condicions normals. Dades:
Hidrogenació de l'eté Hº= -137,10 kJ/mol
Combustió de l'eté Hº= -1411 kJ/mol.
Formació d'aigua Hº= -285,5 kJ/mol. Sol.: 6,9·104 KJ

6. La calor de formació del gas butà es –29,8 kcal/mol, i els calors de formació del diòxid de carboni i el vapor d’aigua es de –94 kcal/mol i –57,8 kcal/mol, respectivament. Escriu i ajusta la reacció de combustió del butà i calcula les kcal que proporciona una bombona que conté 4 kg de butà. R: 43,8.103 kcal

7.- Les entalpíes de combustió estándar, Hº de l’eté, C2H4(g), i de l’etanol, C2H5OH (l) son -1411 kJ/mol, -764 kJ/mol, respectivament. Calculeu:
a) L’entalpía en condicions estándar de la reacció C2H4(g) + H2O (l)  CH3CH2OH(l)
b) indiqueu si la reacció es exotérmica o endotérmica
c) la quantitat d’ energía que es absorbida o despresa al sintetizar 75 g de etanol a partir de l’ ete i l’ aigua. R: a) -647 kJ c) -1055 kJ

8. A partir de les reaccion següents:
Na(s) + ½ Cl2(g)  Na(g) + Cl(g) Hº =+230 kJ
Na(g) + Cl  Na+(g) + Cl-(g) Hº =+147 kJ
Na(s) + ½ Cl2 (g) NaCl(s) Hº =-411 kJ
a) Calculeu la variació d’entalpía de la reacció Na+(g) + Cl-(g)  NaCl(s)
b) Calculeu la quantitat d’ energia intercambiada en forma de calor quan es formen 100 g de NaCl (s) segons la reacció de l’apartad a)
c) Calculeu l’entalpia de formació del NaCl expresada en kJ/mol i J/g
R: a) -788 kJ b) -1347 kJ c) -411 kJ/mol ; -7025,6 J/g


Entalpies d’enllaç
9. Quan s’afig HCl a CH2=CH-CH3 (propé) se obté CH3-CHCl-CH3 (2-cloropropà). Calcula l’entalpia de reacció a partir de les entalpies d’enllaç següents; C-C 348 kJ/mol C=C 619 kJ/mol ; H-Cl 432 kJ/mol ; C-H 413 kJ/mol; c) C-Cl 326 kJ/mol. R: -36 kJ/mol

10. a) Escriu la reacció de formació de l’amoníac gasos a partir dels seus elements, i explica quins enllaços es formen i quins es trenquen en la mateixa
b) calcula la variació de l’entalpia per a la reacció anterior, expressant-la en KJ/mol d’amoníac.
c) calcula la variació d’entalpia per a l’oxidació de l’amoníac
4 NH3 (g) + 5 O2(g)  4 NO(g) + 6 H2O(g)
Dades: Energies de enllaç (KJ/mol): (N ≡ N) 941 ; (N-H) 389 ; (H-H) 436
 Hºf (KJ/mol) NO=90,4 H2O(g)= -241,8 R: b) –42,5 KJ /mol c) -919,2 KJ

Termoquímica i estequiometria
11. Determineu la quantitat de calor que es necessita utilitzar per produir 7 Tm de òxid de calci mitjançant la descomposició del carbonat de calci en diòxid de carboni i òxid de calci, si el rendiment del procés es del 90 %. Dades:  Hºf (CaCO3)= -1209,6 kJ/mol (CO2)=-393,3 kJ/mol (CaO)=-635,1 kJ/mol R: 251,8.105 kJ

12.- Si considerem que la gasolina es octà:
a)Escriu la reacció de combustió de la gasolina per produir diòxid de carboni i aigua.
b) Calcula el volum d’aire mesurat a 25°C i una atmosfera que es necessita per cremar 75 L de gasolina.
c) Calcula la calor despresa al cremar 75 L de gasolina.
Dades: H°f en kJ.mol-1 CO2 (g) =-393,5; H2O(l) = -285,8; C8H18(l) = 249,8
contingut d’oxigen en l’aire: 21% molar. Densitat del octà : 0,8 g.mL-1.
R: b) 7,65.105 L c) 2,87.106 kJ


6. Processos espontanis

13.-¿Pot ser espontània una reacció endotèrmica? En cas afirmatiu ¿en que condicions?

14.-Ordena segons la seua entropia, de forma raonada: 1 g de gel, 1 g de vapor de aigua, 1 g de aigua líquida.

15.- Predieu el signe de S per cadascuna de les següents reaccions:
a) C(grafit)  C(diamant)
b) N2 (g) + 3 H2 (g)  2 NH3 (g)
c) C (s) + H2O (g)  CO (g) + H2 (g)

16.- Per a una determinada reacció a 25ºC, el valor de  Hº és 10,5 kJ, i el de  Sº és 30,04 J/K. Segons açò, comenta raonadament la veracitat o falsedat de les següents afirmacions:
a) Es tracta d'una reacció espontània.
b) És una reacció exotèrmica.
c) És una reacció en què disminueix el desorde.
d) La variació d'energia lliure és negativa.

17. Donades les entalpies de les següents reaccions a 25ºC:
2H2 (g) + O2 (g)  2 H2O(l)  Hº = -572 kJ
2 C2H6(g) +7 O2 (g)  4 CO2 (g) + 6H2O(l) Hº = -3120 kJ
C2H4(g) + 3 O2 (g)  2 CO2 (g) + 2 H2O(l)  Hº = -1411 kJ
a) Escriu la reacció d'hidrogenació de l'eteno i dedueix si es tracta d'una reacció exotèrmica o endotèrmica.
b) Per a la reacció de l'apartat a) predieu, raonadament el signe per al seu canvi d'entropia i justifica per què pot ser espontània a baixes temperatures i, no obstant, no pot ser-ho a temperatures altes. R: a) –137 kJ

18.-Utilitza els valors que apareixen en la taula, tots obtinguts a la temperatura de 25ºC , i considerant la reacció CO (g) + Cl2 (g)  COCl2 (g) per resoldre les qüestions següents.
Compost  Hºf (kJ.mol-1)
CO(g) -110,4
Cl2 (g) 0,0
COCl2 (g) -222,8
a) Calcula Hº de la reacció
b)Calcula Gº de la reacció si el valor de Sº per a esta reacció és -131,7 J.mol-1.K-1
c)Raona si la reacció és o no espontània R: a) –112,4 kJ b) –73,15 kJ

19.-Per a la reacció de formació de l'aigua, segons l'equació H2 (g) + 1/2 O2 (g)  H2O(g) se sap que  H= -241,8 kJ i  S= -44,4 J/K ( a 298 K i 1 atmosfera). Calcula: a) El valor de G de la reacció en dites condicions b) La temperatura a la qual G s'anul·la (a la pressió d'1 atmosfera), i suposa que  H i S no varien amb la temperatura. R: a) –228,57 kJ