Ley de Hess 13

 

El metanol se obtiene industrialmente a partir de monóxido de carbono e hidrógeno de acuerdo con la reacción:

CO (g) + 2 H2  CH3OH (g)

Teniendo en cuenta las siguientes ecuaciones termoquímicas:

(1)   CO (g) + (1/2) O2 (g) CO2 (g),  ΔH1 = –283,0 kJ

(2)   CH3OH (g) + (3/2) O2 (g) CO2 (g) + H2O (l),  ΔH2 = –764,4 kJ

(3)  H2 (g) + (1/2) O2 (g) H2O (g),  ΔH3 = –285,8 kJ

Calcula:

a)  El cambio de entalpía para la reacción de obtención de metanol a partir de CO(g) y H2(g), indicando si la reacción absorbe o cede calor.

b)  ¿Qué cantidad de energía en forma de calor absorberá o cederá la síntesis de 1 kg de metanol?

Datos: Masas atómicas: H = 1;  C = 12;  O = 16.

 

 

Solución:

a)  Según la ley de Hess:    

Como ΔH < 0 la reacción cede calor o sea es exotérmica.

b)  Dato: m (metanol) = 1000 g

CO (g) + 2 H2 (g)  CH3OH (g), ΔH = –90,2 kJ/mol  

Peso molecular del metanol:

Pm (CH3OH) = 12 + 4 + 16 = 32

 

1000 g CH3OH·(mol CH3OH/32 g CH3OH)·(–90,2 kJ/mol CH3OH kJ) = –2818,75 kJ 

El signo menos indica que el calor es cedido por la reacción.

 

 

 

Ley de Hess 12

 

Calcula la entalpía de formación, a 25 ºC y 1 atm, del fluoruro de bario cristalino a partir de los siguientes datos termoquímicos:

2 F (g) + Ba2+ (g) BaF2 (c), ΔH01 = –2352 kJ

Ba2+ (g) Ba+ (g), ΔH02 = –966 kJ

Ba+ (g) → Ba (g), ΔH03 = –502 kJ

F (g) → F (g), ΔH04 = –328 kJ

Ba (g) → Ba (s), ΔH05 = –175 kJ

2 F (g) → F2 (g), ΔH06 = –158 kJ

 

 

Solución:

         Los elementos e iones subrayados del  primer miembro se han simplificado con sus correspondientes, también subrayados, del segundo miembro.

 

 

 

Ley de Hess 11

 

A partir de los datos siguientes:

Srómbico + O2 (g) SO2 (g),   ΔH = –296,06 kJ/mol

Smonoclínico + O2 (g) SO2 (g),   ΔH = –296,36 kJ/mol

calcula el cambio de entalpía para la transformación:

Srómbico Smonoclínico

Solución:

SO2 (g)  Smonoclínico + O2 (g),  ΔH = +296,36 kJ/mol

Srómbico + O2 (g) SO2 (g),     ΔH = –296,06 kJ/mol

_________________________________________________

Srómbico Smonoclínico              ΔH = +0,30 kJ/mol

 

 

 

Entalpía 16

 

Sabiendo que el calor de combustión del propano, C3H8 (g) + 5 O2 (g) → 3 CO2 (g) + 4 H2O (l), a presión constante y temperatura de 25 ºC es –2218,8 kJ/mol, calcule:

a)  La variación de energía interna, en kJ/mol.

b)  La entalpía de formación estándar del agua líquida.

Datos: ΔH0f[CO2 (g)] = –393,5 kJ/mol; ΔH0f[C3H8 (g)] = –103,8 kJ/mol; R = 8,31 J/mol·K   

 

 

Solución:

C3H8 (g) + 5 O2 (g) 3 CO2 (g) + 4 H2O (l), ΔH = –2218,8 kJ/mol

a)  Dato: T = 298 K

Primer principio de la Termodinámica:

ΔH = ΔU + P·ΔV

ΔH = ΔU + Δn R T ΔU = ΔH – Δn R T

Δn = Σnº moles gases (productos) – Σnº moles gases (reactivos)

Δn = 3 moles – (1 + 5) moles = –3 moles

ΔU = (–2218,8 kJ/mol) – (–3 moles)·(8,31·10–3 kJ/mol·K)·298 K = 2211,37 kJ/mol

b)   

ΔH0reacción = ΣΔH0f, productosΣΔH0f, reactivos

ΔH0r = (3·ΔH0f[CO2 (g)] + 4·ΔH0f[H2O (l)]) – (ΔH0f[C3H8 (g)] + 5·ΔH0f[O2 (g)])

(–2218,8 kJ/mol) = 3·(–393,5 kJ/mol) + 4·ΔH0f[H2O (l)] – (­–103,8 kJ/mol) + 0

(–2218,8 kJ/mol) = (–1076,7 kJ/mol) + 4·ΔH0f[H2O (l)]

ΔH0f[H2O (l)] = (–2218,8 kJ/mol) – (–1076,7 kJ/mol)  

ΔH0f[H2O (l)] = (–1142,1 kJ/mol)/4

   ΔH0f[H2O (l)] = –285,5 kJ/mol

 

 

 

Entalpía 15

 

Calcula, con los datos que se ofrecen, la variación de entalpía en la reacción de combustión del metano.

Datos:

Entalpías de formación del CO2, CH4 y H2O, (en kJ/mol) son –393,1, –74,8 kJ/mol y –285,8 respectivamente.

 

 

Solución:

ΔH0reacción = ΣΔH0productosΣΔH0reactivos

Reacción de combustión del metano:

CH4 (g) + 2 O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (l)

ΔH0r = (ΔH0f[CO2 (g)] + 2·ΔH0f [H2O (l)]) – (ΔH0f[CH4 (g)] + 2·ΔH0f [O2 (g)])

ΔH0r = 1 mol·(–393,1 kJ/mol) + 2 moles·(–285,8 kJ/mol) – 1 mol·(–74,8 kJ/mol) – 0

ΔH0r = –964,7 kJ + 74,8 kJ = –889,9 kJ