03-Termodinamica-Ejercicios

Termodinámica – Termoquímica – Calorimetría 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

Calcular U, en kJ, para los siguientes casos: a) Un sistema libera 113.0 kJ de calor al entorno y efectúa 39.00 kJ de trabajo sobre el entorno. b) q  1.620 kJ y  w   874.0 J. c) el sistema absorbe 77.50 kJ de calor mientras efectúa 63.50 kJ de trabajo sobre el entorno. Rpta. a)  152.0 kJ b)  0.746 kJ c)  14.00 kJ El trabajo realizado para comprimir un gas es de 74.0 J. Como resultado, se liberan 26.0 J de calor hacia los alrededores. Calcule el cambio de la energía interna, en J, del gas. Rpta.  48.0 J Calcular el trabajo, en kJ, realizado cuando se disuelven 71.4 g de estaño en un exceso de ácido a 1.00 atm y 25.0°C: ()  2 + () → + ()   (). Suponer un comportamiento de gas ideal. Rpta.  1.49 kJ Un gas se expande irreversiblemente de 26.4 mL a 43.2 mL a temperatura constante. Calcular el trabajo, en J, realizado por el gas si se expande a) contra el vacío y b) contra una presión constante de 2.20 atm. Rpta. a) 0 b)  3.75 J Calcular el trabajo, en kJ, realizado por 6.00 g de helio cuando se expande de 20.5 dm3 a 50.8 dm 3, en los siguientes casos: a) Proceso irreversible a presión constante de 2.00 bar. b) Proceso reversible isotérmico a temperatura constante de 45.0 °C. c) Proceso adiabático, C P,m  20.786 J K−1 mol−1. Rpta. a)  6.06 kJ b)  3.60 kJ c)  2.70 kJ El primer paso en la recuperación industrial del zinc de su mena de sulfuro de zinc es el tostado, es decir, la conversión de ZnS en ZnO al calentarlo: 2 ()  3  () → 2   ()   (). H   879 kJ. Calcular el calor liberado, en kJ, por gramo de ZnS tostado. Rpta.  4.53 kJ Calcular la cantidad de calor, en kJ, liberado cuando se producen 15.0 kg de NO 2 de acuerdo con la ecuación: 2 ()   () → 2  (). H   114.6 kJ. Rpta.  1.87  104 kJ El ácido sulfúrico, H 2SO4, el producto químico que más se fabrica en el mundo, se produce en dos etapas de oxidación de azufre a trióxido de azufre, SO3, seguidas por una reacción con agua. Calcule el H°, en kJ, para la formación de SO3 a partir de sus elementos, ()  1.5  () →  (), con los siguientes datos:

Rpta.  395.7 kJ Calcule el H°, en kJ mol −1, para la formación de metanol, CH3OH, a partir de sus elementos,  () )  2  ()  0.5 0.5  () →  ( ( ), con los siguientes datos:

Rpta.  238.7 kJ mol−1

10. Usar las entalpias de formación para calcular la entalpia estándar de reacción para cada una de las siguientes reacciones: a) La etapa final en la producción de ácido nítrico: b) La síntesis industrial del trifluoruro de boro: c) La formación de un sulfuro por acción del ácido sulfhídrico en solución acuosa de una base:

11.

12.

13.

14.

15.

Rpta. a)  138.18 kJ mol−1 b)  752.33 kJ mol−1 c)  38.72 kJ mol−1 El titanio metálico se usa como material estructural en muchas aplicaciones de alta tecnología, como en los motores a reacción. a) Calcular el calor específico del titanio, en J g−1 °C−1, si se requieren 89.7 J para elevar en 5.20 °C la temperatura de un bloque de 33.0 g. b) Calcular la capacidad calorífica molar del titanio, en J mol−1 °C−1. Rpta. a) 0.52 J g−1 °C−1 b) 25.1 J mol−1 °C−1 Si se supone que la Coca Cola tiene el mismo calor específico que el agua, 4.18 J g −1 °C−1, calcular el calor, en kJ, que se transfiere cuando se enfría una lata, de 350 g, de 25.0 °C a 3.00 °C. Rpta.  32.2 kJ Si se mezclan 50.0 mL de AgNO3 0.10 M y 50.0 mL de HCl 0.10 M en un calorímetro a presión constante, la temperatura de la mezcla aumenta de 22.30 °C a 23.11 °C. El aumento de temperatura se debe a esta reacción:   ()  () →  ()   (). Calcular H, en kJ mol−1, suponiendo que la disolución combinada tiene una masa de 100 g y un calor específico de 4.18 J g−1 °C−1. Rpta.  67.7 kJ mol−1 Una muestra de 0.1375 g de magnesio sólido se quema en una bomba calorimétrica a volumen constante que tiene una capacidad calorífica de 3.024 kJ °C −1. El aumento de la temperatura es de 1.126 °C. Calcular E, en kJ mol−1, liberado por la combustión del Mg . Rpta.  594.3 kJ mol−1 En condiciones de volumen constante, el calor de combustión de la glucosa, C6H12O6, es de  15.57 kJ g−1. Una muestra de 2.500 g de glucosa se quemó en una bomba calorimétrica. La temperatura del calorímetro aumentó de 20.55 °C a 23.25 °C. a) Calcular la capacidad calorífica, en kJ °C −1, del calorímetro. b) Si el tamaño de la muestra de glucosa hubiera sido exactamente el doble, calcular el cambio de temperatura, en °C, del calorímetro. Rpta. a) 14.42 kJ °C−1 b) 5.4 °C