Ejercicios de Física y Química

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Calor de reacción de una neutralización 0001

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Cuando se mezclan 100 mL de una disolución de hidróxido de calcio (1 M) con 80 mL de una disolución de ácido clorhídrico (1,5 M) se produce una reacción de neutralización. Determina la cantidad de cloruro de calcio que se obtendrá y el calor intercambiado en la reacción.
Datos: \Delta H^0_f\ (\’acido\ clorh\’idrico) = - 40,02\ kcal/mol ; \Delta H^0_f\ (agua) = 683,17\ kcal/mol ; \Delta H^0_f\ (cloruro\ de\ calcio) = - 190\ kcal/mol ; \Delta H^0_f\ (hidr\’oxido\ de\ calcio) = - 235,8\ kcal/mol ; H = 1 ; Cl = 35,5 ; O = 16 ; Ca = 40.


SOLUCIÓN:

En primer lugar vamos a calcular el calor de reacción para el proceso: Ca(OH)_2 + 2HCl\ \to\ CaCl_2 + 2H_2O
A partir de la expresión: \Delta H^0_R = \sum (\Delta H^0_{prod}) - \sum (\Delta H^0_{react})
\Delta H^0_R = (-190 + 2\cdot 683,17)\frac{kcal}{mol} - [- 235,8 + 2\cdot (- 40,02)]\frac{kcal}{mol} = 1\ 492,2\frac{kcal}{mol}
A partir de los datos de concentración y volumen de las disoluciones podemos determinar cuántos moles de cada reactivo son los que se hacen reaccionar:
10^2\ mL\cdot \frac{1\ mol\ CaCl_2}{10^3\ mL} = 0,1\
 mol\ CaCl_2
80\ mL\cdot \frac{1,5\ mol\ HCl}{10^3\ mL} = 0,12\
 mol\ HCl
Parece claro que el reactivo limitante será el HCl porque necesitamos el doble de moles de HCl que de CaCl_2 en nuestra reacción. Debemos referir la cantidad de producto al reactivo limitante:

0,12\ mol\ HCl\cdot \frac{1\ mol\
 CaCl_2}{2\ mol\ HCl}\cdot \frac{111\ g}{1\ mol} = \bf 6,66\ g\ CaCl_2


Como la reacción es exotérmica, el calor que cede el sistema es:

0,06\ mol\ CaCl_2\cdot \frac{1\ 492,2\ kcal}{1\ mol} = \bf 89,53\ kcal

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