Guía n° 6 de ejercicios resueltos de gases ideales (química)
Resolver los siguientes ejercicios
Problema n° 1
Suponiendo que no cambia el valor específico del hierro calcúlese cuantas calorías deberían ser eliminadas para enfriar un mol de hierro partiendo de 25 °C hasta 50 K
Q = 55,847 g·(0,107 cal/g·°C)·(- 248 °C)
Q = -1.481,95 cal
Problema n° 2
¿Cuál requerirá más energía para separarse en sus moléculas individuales, una sustancia a temperatura elevada o la misma sustancia a una temperatura más baja? Explíquese el razonamiento.
Respuesta: Para ponerla a una temperatura, porque una sustancia gasta más energía al bajar de temperatura.
Problema n° 3
Se necesita 80 cal para elevar en 16 °C la temperatura de 20 g de lana. ¿Cuál es el calor específico de la lana?
| ce = | 80 cal | = 0,25 cal/g·°C |
| 20 g·16 °C |
Problema n° 4
Un metal desconocido tiene un calor específico de 0,15 cal/g·°C. ¿Cuál es, aproximadamente el peso atómico del metal? ¿A partir de la tabla de pesos atómicos se podría adivinar cuál podría ser este metal?
| Peso A = | 6 cal/mol·°C | = 40 g/mol |
| 0,150 cal/g·°C |
Respuesta: 40 g/mol; en este caso sería el calcio
Problema n° 5
A partir del conocido peso atómico del níquel (58,7), ¿Cuál se estimaría que sería su calor específico?
| ce = | 6 cal/mol·°C | = 0,102 cal/g·°C |
| 58,7 g/mol |
Problema n° 6
¿Cuántos ergios se requieren para elevar en 1 °C la temperatura de 1 molécula de agua?
| 1 molécula de H2O· | 1 mol de agua | · | 18 g | = |
| 6,023·1023 moléculas | 1 mol de H2O |
= 2,98·10-23 g.
Q = 2,98·10-23 g·(1 cal/g·°C)·(1 °C) = 2,98·10-23 cal
| 2,98·10-23 cal· | 4,185·107 ergios | = 1,24·10-15 ergios |
| 1 cal |
Problema n° 7
Calcúlese el calor de las siguientes reacciones (empleando los valores de Hf de la Tabla de constantes de entalpías de formación).
a)
2·NO + O2 ⟶ 2·NO2
Calor = 2·(-7,4) - 2·21,5 = -14,8 - 43 = -57,8 kcal/mol
b)
CH4 + 2·O2 ⟶ CO2 + 2·H2O
Calor = [2·(-68,4) - 94,4] - (-19,1) = (-136,8 - 94,4) + 19,1 = -231,2 + 19,1 = -212,1 kcal/mol
c)
C + H2O ⟶ CO + H2 [Hf = (CO) = -28 kcal/mol]
Calor = -28 - (-68,4) = -28 + 68,4 = 40,4 kcal/mol
d)
C2H2 + 2·H2 ⟶ C2H6
Calor = -20,2 - 54,3 = -74,5 kcal/mol
e)
Na + 2·H2O ⟶ 2·NaOH + H2
Calor = 2·(-101,9) - 2·(- 68,4) = -203,8 + 136,8 = -67 kcal/mol
f)
H2S + 2·O2 ⟶ H2SO4
Calor = -189,8 - (-5,2) = -189,8 + 5,2 = -184,6 kcal/mol
Problema n° 8
Para las reacciones siguientes calcúlese el calor de formación del compuesto aislado que en cada caso no aparezca en la lista de la Tabla de constantes de entalpías de formación:
a)
4·C3H5(NO3)3 + 11·O2 ⟶ 12·CO2 + 12·NO2 + 10·H2O + 1.330 kcal (combustión de la nitroglicerina).
-1.330 kcal = 12·(-94,4 kcal) + 12·(-7,4 kcal) + 10·(-68,4 kcal) - 4·C3H5(NO3)3
-1.330 kcal = -1.132,8 kcal - 88,8 kcal - 684 kcal - 4·C3H5(NO3)3
-1.330 kcal = -1.905,6 kcal - 4·C3H5(NO3)3
-1.330 kcal + 1.905,6 kcal = -4·C3H5(NO3)3
| 575,6 kcal | = C3H5(NO3)3 |
| -4 |
-143,9 kcal = C3H5(NO3)3
b)
6·CO2 + 6·H2O ⟶ C6H12O6 + 6·O2 - 676 kcal (azúcar - fotosíntesis de la fructuosa).
676 kcal = C6H12O6 - [6·(-94,4 kcal) + 6·(-68,4 kcal)]
676 kcal = C6H12O6 - (-566,4 kcal - 410,4 kcal)
676 kcal = C6H12O6 + 976,8 kcal
676 kcal - 976,8 kcal = C6H12O6
-300,8 kcal = C6H12O6
c)
2·SO2 + O2 ⟶ 2·SO3 + 43 kcal
-43 kcal = 2·SO3 - 2·(-70,2 kcal)
-43 kcal = 2·SO3 + 140,4 kcal
-43 kcal - 140,4 kcal = 2·SO3
-183,4 kcal = 2·SO3
½·(-182,4) kcal = SO3
-91,7 kcal = SO3
d)
2·NaOH + H2SO4 ⟶ Na2SO4 + 2·H2O + 30 kcal
-30 kcal = Na2SO4 + 2·(-68,4 kcal) - [2·(-101,9 kcal) + (-189,8 kcal)]
-30 kcal = Na2SO4 - 136,8 kcal - (-203,8 kcal - 189,8 kcal)
-30 kcal = Na2SO4 - 136,8 kcal + 393,6 kcal
-30 kcal - 393,6 kcal = Na2SO4 - 136,8 kcal
-423,6 kcal + 136,8 kcal = Na2SO4
-286,8 kcal = Na2SO4
Bibliografía:
Cálculos Químicos de Benson.
Autor: Carlos Alberto Lozano Escobedo. México.
Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)
Problemas resuelto.