Reacciones químicas a volumen o presión constantes 16

 

La combustión de 10 gramos de ácido oxálico, C2H2O4, a 25 ºC y a volumen constante desprende 28,4 kJ, produciendo CO2 y agua líquida. Calcula el calor de combustión a presión constante a la temperatura de 25 ºC.

 

 

Solución:

Datos: m = 10 g; t = 25 ºC; Q = –28,4 kJ

El calor se considera negativo porque el sistema pierde energía en forma de calor.

Reacción de combustión a presión constante:

C2H2O4 (s) + (1/2) O2 (g) 2 CO2 (g) + H2O (l), ∆H?

Aplicando el Primer principio de la Termodinámica:

ΔU = ΔH + W

ΔU = ΔH + P ΔV = ΔH + Δn R T

ΔH = ΔU – Δn R T

Calor desprendido en la combustión de 1 mol de C2H2O4 realizada en un recinto cerrado (calor de combustión a volumen constante):

Peso molecular de C2H2O4:

Pm = 24 + 2 + 64 = 90

(–28,4 kJ/10 g)·(90 g/mol) = –255,6 kJ/mol

∆U = –255,6 kJ

Para hallar el trabajo de expansión no se tiene en cuenta al C2H2O4 ni al H2O, pues al ser el primero es un sólido y el segundo un líquido, el aumento de sus volúmenes son mínimos y, por tanto, despreciables.

Si la reacción se realiza en un recipiente abierto a la presión atmosférica, según la reacción de combustión de C2H2O4 se necesita 0,5 moles de O2 y se producen 2 moles de CO2, luego el volumen gaseoso aumenta 1,5 veces el volumen molar, por tanto:

W = –1,5 moles·8,31 (J/K·mol)·298 K = –1238,19 J

∆H = –255,6 kJ – (–1238,19 J) = –254 kJ

 

 

 

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