Ejercicios FyQ

 Ejercicios Resueltos de Termoquímica

Una calefacción por radiación consume 4.3\ \textstyle{L\over h} de combustible, cuya densidad es de 0.88\ \textstyle{g\over cm^3} , y tiene un calor poder calorífico específico de 4.64\cdot 10^4\ \textstyle{kJ\over kg}. Si se transfieren 1.24\cdot 10^5\ \textstyle{kJ\over h} de calor al aire, ¿cuál es la eficiencia energética del sistema?


Escribe tres ejemplos de procesos químicos en los que la entropía del sistema aumente.


El butano es un hidrocarburo formado por 4 átomos de carbono y 10 átomos de hidrógeno. Su combustión produce una intensa llama azul, muy calorífica.

Las bombonas de butano se venden con una cantidad de 12.5 kg de gas. Suponiendo que no existen pérdidas de calor, calcula:

a) El calor producido al combustionar una bombona de butano.

b) La cantidad de agua que podremos calentar a 40 ^oC si partimos de una temperatura de 10 ^oC, con ese calor.

c) El dinero que deberíamos gastar para vaporizar una piscina olímpica de 375 000 L que se encuentra ya a 100 ^oC, sabiendo que cada bombona de butano cuesta 13.30 euros.

DATOS: \Delta H_f(\ce{C4H10}) = -125.7\ \textstyle{kJ\over mol} ; \Delta H_f(\ce{H2O}) = -285.8\ \textstyle{kJ\over mol} ; \Delta H_f(\ce{CO2}) = -393.5\ \textstyle{kJ\over mol} ; c_e(\ce{H2O}) = 4\ 180\ \textstyle{J\over kg\cdot K} ; l_{vap}(\ce{H2O}) = 2\ 257\ 000\ \textstyle{J\over kg} ; C = 12 ; H = 1 ; O = 16.


Sabiendo que \Delta H_f^0 (\text{amoniaco}) = -43\ \textstyle{kJ\over mol} y las energías de enlace \ce{N#N} = 946\ \textstyle{kJ\over mol} y \ce{N-H} = 390\ \textstyle{kJ\over mol} , determina la energía de enlace \ce{H-H} .


a) El calor de sublimación para una forma hipotética del agua en la que no hay puentes de hidrógeno es de 2.6 kcal/mol. Si el calor de sublimación observado en el agua es de 12.2 kcal/mol, ¿cuál es la energía de un enlace de hidrógeno?

b) El calor de fusión del hielo es 1.4 kcal/mol y el de la forma hipotética en la que no se forman puentes de hidrógeno es de 0.30 kcal/mol. Calcula el porcentaje de puentes de hidrógeno que se rompen. Recuerda que cada molécula de agua puede formar dos puentes de hidrógeno.


Para la reacción de formación de agua, a 298 K y 1 atm, según la ecuación:

\ce{H2(g) + \frac{1}{2} O2(g) -> H2O(g)}

Los valores de entalpía y entropía estándar son: \Delta H^o = - 241.8\ kJ y \Delta S^o = - 44\ J/K

Calcula:

a) El valor de la variación de energía libre en estas condiciones.

b) La temperatura a la que el sistema no evoluciona por encontrarse en equilibrio, suponiendo que la entalpía y la entropía no varían con la temperatura.


La entalpía de reacción estándar de la reacción entre el metano y el dicloro para dar clorometano y cloruro de hidrógeno es -114\ kJ\cdot mol^{-1}. Sabiendo que la variación de entropía estándar es 11.1\ J\cdot K^{-1}\cdot mol^{-1}, calcula la variación de la energía libre de Gibbs estándar, a 25\ ^oC, y decide si el proceso el espontáneo o no en estas condiciones.


El alcohol isopropílico, \ce{CH3CH(OH)CH3}, tiene una masa molar de 60.1\ \textstyle{g\over mol}. Un limpiador con base de este compuesto se usa para limpiar cristales o desinfectar superficies, evaporándose muy rápido sin dejar residuos. ¿Cuánta energía, expresada en kJ, se requiere para evaporar 12.5 mL del alcohol si su entalpía de vaporización, a temperatura estándar, es 45.4\ \textstyle{kJ\over mol}?

La densidad del alcohol isopropílico es 0.786\ \textstyle{g\over cm^3}.


El contenido en glucosa de una manzana es un 13 \% . Si la entalpía de combustión de la glucosa (\ce{C6H12O6}), es -281\ \textstyle{kJ\over mol} , calcula las calorías que aporta al cuerpo humano la ingesta de una manzana de 140 g. Ten en cuenta que una caloría dietética equivale a una kcal).


En condiciones estándar, el incremento de entalpía que se produce en la combustión de la glucosa (\ce{C6H12O6}), es -2 800 kJ/mol. Determina qué energía se desprende cuando se queman 2.5 g de glucosa a volumen constante.


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