Reacciones químicas a volumen o presión constantes 11

 

Por contacto con el peróxido de hidrógeno la hidracina arde según la reacción:

N2H4 (l) + 2 H2O2 (l) N2 (g) + 4 H2O (g)

Halla el calor desprendido a volumen constante al arder 1 kg de hidracina en una bomba calorimétrica a 25 ºC y 1 atm.

Datos: ∆H0r (kJ/mol): N2H4 (l) = 50,2; H2O (g) = –241,9; H2O2 (l) = –187,8; R = 8,3 J/K·mol

 

 

Solución:

Datos: m (N2H4) = 1000 g; T = 298 K; P = 1 atm

Primer Principio de Termodinámica:

∆U = Q + W

Trabajo de expansión realizado por la reacción al aumentar su volumen en contra de la presión exterior:

W = –P ∆V = –∆n R T

Calor a presión constante:

QP = ∆H

Calor a volumen constante:

QV = ∆U

Sustituyendo en la expresión  del Primer Principio de Termodinámica:

QV = ∆H – ∆n R T

Cálculo de ∆H:

N2H4 (l) + 2 H2O2 (l) N2 (g) + 4 H2O (g)

∆H0r = ∑n·∆H0f, productos – ∑m·∆H0f, reactivos

∆H0r = (∆H0f [N2(g)] + 4·∆H0f [H2O(g)]) – (∆H0f [N2H4(l)] + 2·∆H0f [H2O2(l)])

Calor desprendido a volumen constante al arder un mol de hidracina:

∆n = ∑n0 moles gases (productos) – ∑n0 moles gases (reactivos)

∆n = (5 – 0) moles = 5 moles

QV = –642,2 kJ – 5 moles·(8,3·10–3 kJ/mol·K)·298 K = –654,6 kJ

Ahora se debe hallar el calor que se desprende cuando arden 1000 g de hidracina.

Peso molecular de N2H4:

Pm = 2·14 + 4·1 = 32

1000 g·(mol/32 g)·( –654,6 kJ/mol) = –20456 kJ

El signo negativo indica que el calor lo pierde el sistema, es decir, que la reacción es exotérmica.

 

 

 

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