Problemas de Termodinámica

1) La reacción, 2Cl2O (g) → 2Cl2 (g) + O2 Hreac = -161 KJ, se supone que es:

Espontánea a cualquier temperatura

Espontánea a temperaturas bajas, pero no espontánea a temperaturas

altas

No espontánea a cualquier temperatura

Espontánea a temperaturas altas

Consejo: Debes buscar información sobre qué le pasa a la entropía de un sistema

cuando en una reacción química se producen mayor número de moléculas en

comparación con las que reaccionan.

2) En una gran obra de ingeniería un operario necesita soldar dos planchas de

aluminio (para ello la zona a soldar tiene que fundirse). Para ello tiene un soplete de

acetileno. La combustión del acetileno produce CO2 (g), H2O (g) y energía:

C2H2 (g) + 5/2 O2 (g)→ 2CO2 (g) + H2O (g) Hreac

Suponiendo que la masa de aluminio que hay que soldar es de 500 g y que toda la

energía liberada en la reacción se usa para calentar el aluminio (no hay ningún tipo de

pérdida de energía a los alrededores), calcular la cantidad de acetileno (en masa) que

es necesario utilizar para soldar las dos planchas.

Datos: Entalpías estándar de formación: acetileno (226.7 KJmol-1), O2 (0 KJmol-1), CO2 (-

393.5 KJmol-1), H2O (-241.8 KJmol-1). Punto de fusión del Al: 660 °C. Capacidad

calorífica del Al: Cp = 24.2 Jmol-1K-1. Temperatura ambiente: 25 °C

Consejo: Se necesita calcular la entalpía de reacción usando la ley de Hess (consultar

apuntes)

3) Cuando se añade 1,00 kg de plomo a 100,0 ºC (Cp = 0,13 J·g-1·°C-1) a cierta

cantidad de agua a 28,5 °C, la temperatura final de la mezcla plomo-agua es de 35,2 °C.

¿Qué masa de agua hay? (Cp = 4,18 J/g·°C)

4) ¿Qué cantidad de calor se desprenderá a 25 °C al oxidar 10 litros de hidrógeno

en condiciones normales? Suponer que el agua formada a) se encuentra en estado

vapor b) se encuentra en estado líquido. H°f para H2O(g) y H2O(l) son,

respectivamente, –241,60 y –285,58 kJ/mol. H°f para H2 (g) y O2 (g) son 0 kJ/mol en

ambos casos.

Consejo: Necesitarás escribir la reacción de oxidación (combustión) del hidrógeno y

ajustarla.

5) ¿Cuántos julios son necesarios para convertir 10 g de hielo a –15 °C en vapor de

agua a 110 C? Los calores específicos de hielo, agua líquida y vapor de agua son 2,09,

4,18 y 2,09 J/g °C, respectivamente. El calor de fusión del agua es de 333,23 J/g y el

calor de vaporización es 2243,4 J/g.

Nota: Debes investigar que ocurre energéticamente en un cambio de fase.

6) Sabiendo lo que pasa energéticamente en un cambio de fase (consulta el

problema anterior) calcular de forma más exacta cuánto calor hay que aplicar al

aluminio del problema 2 para soldarlo y por tanto qué cantidad de acetileno hay que

usar. Dato: Entalpía de fusión del aluminio = 10.8 KJ/mol