PROBLEMAS RESUELTOS DE TERMOQUÍMICA

EJERCICIO 8

En el proceso de fotosíntesis el dióxido de carbono reacciona con agua para formar glucosa y oxígeno según la

reacción: 6 CO2(g) + 6 H2O(l) → C6H12O6(s) + 6 O2(g) ΔH0 = 3402,8 kJ

a) Calcula la entalpía de formación estándar de la glucosa.

b) La energía necesaria para formar 500 g glucosa mediante fotosíntesis.

Datos: Entalpías de formación estándar: ΔHf0 (CO2(g)) = -393,5 kJ/mol; ΔHf

0 (H2O(l)) = -285,5 kJ/mol; Masas

atómicas: H=1; C=12; O=16

a) Calcula la entalpía de formación estándar de la glucosa.

La entalpía de la reacción de fotosíntesis se puede determinar a partir de los valores tabulados de las entalpías

de formación de productos y reactivos. Por tanto, sustituyendo en la siguiente ecuación los datos conocidos se

puede calcular la entalpía de formación de la glucosa:

Despejando: (...)

b) La energía necesaria para formar 500 g glucosa mediante fotosíntesis.

Primero con la masa de glucosa y su masa molar (180 g/mol) se calculan los moles de glucosa. Después,

sabiendo que por cada mol de glucosa formado se requieren 3402,8 kJ, se determina la energía necesaria para

formar los 500 g de glucosa mediante fotosíntesis:

EJERCICIO 14

a) A partir de los datos de energía media de enlace de la tabla, determine el valor de la entalpía de hidrogenación del etino a etano: C2H2 + 2 H2 C2H6

En la reacción de hidrogenación del etino a etano se rompen y se forman los enlaces indicados a continuación:

A continuación, se calcula la entalpía de la reacción de hidrogenación a partir de los datos de las energías

medias de enlace:

O también:

b) ¿Se trata de una reacción endotérmica o exotérmica?

Dado que la se trata de una reacción exotérmica, es decir, es una reacción en la que se libera o

desprende calor.

a) A partir de los datos de energía media de enlace de la tabla, determine el valor de la entalpía de hidrogenación del etino a etano: C2H2 + 2 H2 C2H6

Enlace Emedia (kJ·mol-1)

C-C 347

CC 830

C-H 415

H-H 436

b) ¿Se trata de una reacción endotérmica o exotérmica?

c) Explique de forma razonada si ese valor de entalpía de reacción será más o menos preciso que el que

puede obtenerse a partir de las entalpías de formación de los productos y reactivos.

c) Explique de forma razonada si ese valor de entalpía de reacción será más o menos preciso que el que

puede obtenerse a partir de las entalpías de formación de los productos y reactivos.

El valor obtenido para la entalpía de reacción a partir de las energías de enlace es menos preciso que el

obtenido mediante las entalpías de formación. Esto se debe a que los valores de energía de enlace son valores

medios y, por tanto, estos pueden variar ligeramente según la molécula y el resto de átomos y enlaces que

posea. Sin embargo, las entalpías de formación de cada sustancia pueden determinarse experimentalmente

con un calorímetro o a partir de otras reacciones con entalpías de reacción conocidas.

EJERCICIO 11

a) Calcule la entalpía de combustión del metanol a partir de los siguientes datos e indique si se trata de un proceso endotérmico o exotérmico:

Para resolver este ejercicio se aplicará la ley de Hess que dice que cuando un proceso se realiza a través de un conjunto de etapas, la entalpía del proceso directo coincide con la suma de las variaciones de entalpía de los pasos que, en conjunto, dan el proceso global.

En primer lugar, se escribe la ecuación de combustión del metanol, cuya variación de entalpía queremos calcular, y se ajusta:

CH3OH (l) + 3/2 O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (l)

Después se combinan las tres ecuaciones del enunciado de manera que al sumarlas algebraicamente se

obtenga 1 mol de metanol y 3/2 mol de oxígeno en los reactivos; y 1 mol de dióxido de carbono y 2 mol de

agua en los productos. Para ello, se multiplica la primera ecuación por -1, la segunda por 2 y la tercera se deja

tal como está:

(-1)· Ecuación (1): CH3OH (l) CO (g) + 2 H2 (g)

2· Ecuación (1): 2 H2 (g) + 1 O2 (g) 2 H2O (l)

Ecuación (3): CO (g) + ½ O2 (g) CO2 (g) --------------------------------------------------------------------------------

CH3OH (l) + 3/2 O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (l)

Al sumar las tres ecuaciones se simplifican el CO y el H2 para obtener la ecuación buscada.

Finalmente, aplicando la ley de Hess, la suma de las variaciones de entalpía de las tres ecuaciones debe tener

el mismo valor que la variación de entalpía de la ecuación buscada (combustión del metanol):

Como se ha ajustado la ecuación con 1 mol en el metanol, su entalpía de combustión es -722,1 kJ/mol.

Dado que la se trata de una reacción exotérmica, es decir, es una reacción en la que se libera o

desprende calor.

b) Si para dicho proceso de combustión S>0, indique si el proceso será o no espontáneo.

La espontaneidad de una reacción depende del valor de la variación de la energía libre de Gibbs: ΔG= ΔH - TΔS.

Así, para determinar si una reacción es o no espontánea debemos evaluar el signo de la entalpía y de la

entropía de la reacción, ya que la temperatura, al expresarse en Kelvin, siempre es un número positivo.

En este caso la variación de entalpía de la reacción es negativa (reacción exotérmica), mientras que la variación

de entropía es positiva (aumento del desorden): ΔH<0 y ΔS>0. Al operar, a un número negativo le restamos

un número positivo, por tanto, el resultado siempre va a dar un número negativo, es decir, la ΔG siempre será

negativa y la reacción será espontánea a cualquier temperatura.

a) Calcule la entalpía de combustión del metanol a partir de los siguientes datos e indique si se trata de un proceso endotérmico o exotérmico:

(1) CO (g) + 2 H2 (g) CH3OH (l) H0= -132,5 kJ

(2) H2 (g) + ½ O2 (g) H2O (l) H0= -285,8 kJ

(3) CO (g) + ½ O2 (g) CO2 (g) H0= -283,0 kJ

b) Si para dicho proceso de combustión S>0, indique si el proceso será o no espontáneo.