2. EN UN PROCES PROCESO O A PRES PRESIÓN IÓN CONST CONSTA ANTE SE ENFRÍA ENFRÍAN N 25 G DE UN LÍQUIDO DESDE 290 K A 275 K, POR MEDIO DE LA EXTRACCIÓN DE 1 200 J DE CALOR. CALCULAR Q !" # UN $ALOR APROXIMADO PARA CP.. CP S%&'()*+ P (- / 25 T1 290 K !T 15 K T2 275 K Q 1200 J Q p= -1200 J Si: ∆H= Q p ∆H = -1200 J Si: Qp= 25. Cp. ∆T -1200= 25.Cp. (-15) Cp = 3,2 J/ (gK)
Calcule la entalpia benzoico(s).
estándar
de
formación
Datos:
[
0
]
∆ H combustión C 7 H 6 O2 ( s ) =−771.20
Kcal mol
Kcal 0 ∆ H f H H 2 O ( l ) =−68.32 mol 0
[
]
[
]
∆ H f CO2 ( g ) =−94.05
C + O2 →CO 2
1
H 2+ O → H 2 O 2
2
Kcal mol
−94.05
Kcal mol
−68.32
Kcal mol
de
acido
C 7 H 8 O2+ 8 O2 → 7 CO 2+ 4 H 2 O
−771.20
Kcal mol
Kcal
7 CO2 + 4 H 2 O →C 7 H 8 O 2 + 8 O2
+ 771.20 mol
7 C + 7 O2 → 7 CO 2
4 H 2
+2 O
2
7 (−94.05
Kcal ) mol
→ 4 H 2 O
∆ H =−160.43 Kcal f
4 (−68.32
Kcal
)
¿
1. Calcular el trabajo máximo obtenido en un proceso adiabático de 120 g de nitrogeno gaseoso,de 10 a 25 dm 3 a 27 ºC. expresar en B!.
Solución : 3
3
m N = 120 g T =27 ºc =300 K V 1=10 d m =10 LV L V 2= 25 d m =25 L 2
P1=
10.082∗300∗120 7 P1=10.54 atm γ = 10∗28 5
γ
γ
7 /5
P 1 V 1= P 2 V 2 10.54 ∗1 0
w ad=
P1 V 1− P 2 V 2 γ − 1
= P ∗2 5 / P =9.92 atm
→ wad =
7 5
2
2
10.654 atm∗10 L− 2.92 atm∗25 L 7 / 5 −1
w ad=1.96 K cal =7.78 BTU
2. "Cuál es la cantidad m#nima de trabajo necesario para comprimir isot$rmicamente 17 g de amoniaco a 1 atm % 150 ºC, a un &olumen de 10 '( a) suponiendo *ue es un gas ideal, b) +e adecua a la ecuacin de &ander -aals con a /,17 atm x ' 2 mol 2 mol. Solución: mNH3= 17 g T= 150 ºC= 23 K != 1"#m $2= 10 %
") &"' *"l
+) &"' *"l
n NH3= 1mol
%
b 0,03707 '
=−0.082∗123∗ln
10 −0.037 1 1 − 4.17∗( − ) 34.686 −0.037 34.686 10
= 43.529∗atm∗ L∗24.2∗4.186
1. Dos moles de CO2 que ocupan un volumen fijo de 15,0 dm 3
absorben 2,35 kJ en forma de calor. n consecuencia, la !empera!ura del "as aumen!a de 300 # a 3$1 #. sup%n"ase que el CO2 obedece la ecuaci%n de es!ado de &an der 'aals. Calcular( ), *+ *-.
SOLUC!":
( + ) ( − )= ( + ) ( − P
a !
2
2
!
b
"T → P
# $ %&d' $
n a !
2
! nb ) = n"T
Qv = nCv.dT 2.35 = (2 )Cv (41) C! =
2.35 # 10
3
82
$ $ →C! =28.66 mol%K mol%K
Cp = 8.31 + 28.66 = 36.97
$ mol%K
Qp = ∆ H = (2)(36.97)(41) ∆ H
$ . *
1. De las siguientes reacciones, calcular la CH (g) - 2 .2(g)
Hf del CH4(g)
C.2 (g) - 2 H2. (l)
212,7
Kc"l C(')
- .2 (g)
2H2(g)
-
.2(g)
C.2 (g)
,052 Kc"l
2 H2. (l)
13,3 Kc"l
Solución:
C.2 (g) - 2 H2. (l)
2H2(g)
C(')
-
CH (g)
- 2 .2(g)
.2(g)
2 H2. (l)
- .2 (g)
C.2 (g)
212,7 Kc"l
13,3 Kc"l
,052 Kc"lC(')
C(')
- 2H2 (g)
CH (g)
172 Kc"l
∆ H º F = −17.892 Kcal
2. Con los calores de formación de las sustancias, calcule los calores normales de reacción en Kcal/mol.
2aClO3/s
2 aCl/s 3 O2/"
/COO- 2/s
-COO- /l CO2 /"
C2-5O- /l
O2/"
C-3COO-/l -2O
C-5O2/l 3 4e/s -Cl/ac
a)
C-5-2/l 34eCl2/ac 2 -2O/l
& H "' =& △ H P −& △ H " & △ H "' =( 2 (−98232 ) + 0∗3 ) −( 2 (−85.73 ) )
△ H "' =−196.464 + 171.46 =−25.004
) (C!!H)2
(C!!H)2 " O2
Kcal mol
HC!!H (l) "
CO2 /"
C! 2(g)
-2O /l6
*- 7
52.82 2CO2 /" -2O /l 52.82#cal 2C/s
2O2/"
(C!!H)2 " O2
2CO2 /"
29 / :$,052 #cal
-2/"
O2/"
2C 1 -2/"
2O2/"
HC!!H " O2/"
-2O /l
5;.8#cal
C!!H)2
18;.08$ # cal
CO2 /"
-2O
$.5;#cal CO2 /" -2O /l
-COO- " O2
$.5;#
cal
C/s
O2/"
CO2 /"
:$,052
#cal -2/"
O2/"
C 1 -2/" O2/"
-2O /l
(HC!!H)
5;.8#cal
8;.282 # cal
& H "' =& △ H P −& △ H "
△ H "' =((−87.282 −94.052 ) ( (−187.084 ))=−5.705
c)
C2-5O- /l 32.;#cal C2-5O- /l
O2/" 3O2/"
Kcal mol
C-3COO-/l -2O CO2 /" 3 -2O /l
32.;#cal
2C (g4)
- 2.2(g)
2 C. (g)
(2
)Kc"l
3-2/"
3<2 O2/"
3 -2O /l
39
5;.8#cal
C2-5O- /l
2C (') - 3H2 (g) -1/2 . 2 (g)
C-3COO-/l
2O2/"
-= 73$.8 #cal
∆
C. (g) -2O
208.3$#cal 2CO2 /" 2-2O /l
C-3COO-/l" 2O2
208.3$#
cal
2-2/"
1O2/"
2 -2O /l
29/
5;.8#cal 2C (g4)
- 2.2(g)
2 C. (g)
(2
)Kc"l/mol 2C - 2H2 (g) -3.2 (g)
C-3COO-/l
-= 7:5.$ #cal
∆
& H "' =& △ H P −& △ H "
(
△ H "' = − 95.4 + (−68.3174 )
) −(−34.8 + 0 )=−128.92
) C-5O2/l 3 4e/s -Cl/ac
-2O/l
Kcal mol
C-5-2/l 34eCl2/ac 2
C-5O2/l >O2/"
12 CO2 /" 5 -2O 2 3;$92
#cal 12 CO2 /" 5 -2O /l 2 12 C/s
C-5O2/l >O2/"
12O2/"
12CO2 /"
1$;892#cal :$,052
92#cal 5-2/"
5<2 O2/"
5 -2O /l
2
5;.892#cal 2
12 C/s 5 -2 2
2 C-5O2/l
0 ∆
-= 7:0.8 #cal
& H "' =& △ H P −& △ H "
( 45.4 + 3 (−85.5 )+ 2 (−68.3174 )) △ H "' = ( 30.2 + 0 + 6 (−17.96 ) )−¿ △ H "' =−128.92
¿−128.92
Kcal mol
Kcal mol
#. Calcula el calor de ormacin a presin constante del C 3 C44 l) ácido ac$tico acido. etanoico), si conoces *ue los calores de combustin del C s), 2 g) % C 3 C44) l) son respecti&amente 363,13, 25,6 % 70,7 89mol. Solución: C (')= 633,13
C /s 2
H2 (g)= 625,
2 -2 /"
2/3:3.13 2/2850:
CH3 6C..H) (l)= 670,7
C-3 ?COO- /l 8;0.;
∆ H º F = ( −870 .7 ) − ( 2 × −393 .13 + 2 × −285 .9)
∆ H º F =
487.36 Kcal
4. Calcule: a. $a cantidad de calor des%rendida en la comustión de 1& Kg de utano en condiciones de est'ndar. . $a ariación de energa interna del sistema en condiciones est'ndar . Datos: ental%ia est'ndar de formación del utano (g) *+ 124.K-/mol ental%ia est'ndar de formación del dióido de carono (g) *+#0#. K-/mol ental%ia estandar de formación del agua (l) * +2.&K-/mol.
S!$3C!5:
C$-10 13<2O2/"
$ CO2 /" 5 -2O
12$.;
3:93.59$
a)
285.595
△ H "' =(−393 % 5∗ 4 −285 % 5∗5 ) −( 124 % 7∗1 + 0 )=−2876 % 8
6or cada mol de C$-10 de formacion sale 28; J
10∗10 nC 4 H 10 = mol 58
△ H "' =−2876.8
+)
K$ ∗1 04 mol mol 58
△ H ❑= ∆ U + ∆n"T
∆ n = 4 −( 6.5 + 1 ) =−3.5
=−496∗1 0 4 K$
K$ mol
−2876.8 =∆ U + (−3.5 ) ( 8.31 )∗1 0−3 ∆ U =−2868.13 K$ / mol
1. Calcula el calor de formaci%n del @cido f%rmico /-COO-, a
par!ir de los si"uien!es calores de reacci%n( C /s O 2 /" CO /"6 110,$ kJ -2 /" O2 /" -2O /l6 285,5 kJ CO /" O2 /" CO2 /"6 283,0 kJ HC..H(l) - .2 (g)
*- 7 ? *- 7 ? *- 7 ?
H2.(l) - C.2(g)8
9H = 6
25, J Solución:
-2O/l CO2/"
HC..H(l) O2 /"
CO /" O 2 /" kJ
*- 7 25:, kJ *- 7 ?283,0
C.2 (g)8
-2 /" O2 /")
H2. (l)8
*- 7 ?285,5 kJ
C /s O2 /" kJ
C. (g)8
*- 7 ?110,$
C (') - H2 (g) - 2 . (g)
HC..H(l)
13 J
∆ H º f = −419.3 KJ / mol
;n mol * g"' i*"l '* c"li*n#" l*n#"m*n#* * moo
( P) * V ) )
"l *'#"o
( 3 P
)
* 3 V ) )
'#* c"m+io ocu44* * #"l m"n*4"
p4*'ión *l g"' *' i4*c#"m*n#* p4opo4cion"l "l >olum*n ") ?i+u@"4 *l i"g4"m" p4*'ión >*4'u' >olum*n +) C"lcul"4 *l #4"+"@o o o n*g"#i>o B com*n#* *l 'igniic"o "'oci"o "l 'igno
c) Dn"liA"4 como '* 4*l"cion" l" #*mp*4"#u4" *l g"' con 'u >olum*n u4"n#* *'#* p4oc*'o
n =1 mol
( P) * V ) ) → ( 3 P) * 3 V ) )
a Dia"rama A vs &(
b
= ( 3 P ) * 3 V ) ) −( P) * V ) )
9 P) *V )
−1 P ) *V ) =+ 8 P) *V )
%" *n#"lpi" * com+u'#ión *l p4op"no(g"') *' 52,3Kc"ll"' * o4m"ción *l ióio * c"4+ono (g"') B *l "gu" (li"m*n#* ,03 B ,30Kc"l/molc"lcul"4:
a. La entalpia deformación del propano. C3H8(g) + 5 02(g) H2O(l)
3 CO 2(g)
K cal/mol )
+
4
Hc! "#521$3 Hf! "#18.3
4H2(g) + 4 02(g)
4 H2O(l)
3C(s) + 3 02(g)
3 CO2(g)
Hf! "#%4$03
K cal/mol
3 CO2(g) ) + 4 H2O(l)
C3H8(g) + 5 02(g)
4H2(g) + 4 02(g)
∆Hc° =526,3 ∆Hf° =-68.3
4 H2O(l)
3C(s) + 3 02(g)
∆Hf° =-94,03
3 CO2(g)
4H2(g) + 3C(s)
C3H8(g)
Hf! "#28$%%&cal'mol
. Los ilogramos de carón *e $ser,n necesarios *emar(con n rendimiento del 80-)$para prodcir la misma cantidad de energa *e la otenida en la comstión de /&g de propano .dato la entalpia de comstión del carón es de 5&cal'g masa de C3H8(g)
ƞ=
"/&g
10³ 44 mol
Hc! "#521$3
10³ 44
mol
Hc! "#//%1/$31 &cal Hcaron "5&cal'g 5Kcal 11961,36 Kcal
1g mc
Mc =2392,272g Mc =2392,272g
80%
X
100%
Mc100% =2,99 Kg
Bl quemar 1 "ramo de af!aleno / C 10 H B en una bomba calorim!rica a 18
℃
condensado el a"ua ob!enida, se libera $020 Julios. Calcular la n!alpia s!@ndar de formaci%n de af!aleno a par!ir de los si"uien!es da!os(
C 10 H 8 12 O2
m
n 7 + ´ 7
$ H 2 O 10C O2
1 128 7 0.00;8125 moles
$0.21 7 0.000;8125 moles E ∆ H C 7 51$1.2$
C 10 H 8
∆ H C
K$ mol
$ H 2 O 10C
1202
∆ H C 751$;.$ K$ mol
O2
F 12/0
$/285.8 10/3:3.5 #J
F 0
11$3.2 3:35
F
50;8.2
∆ H , 7 F 7 51$;.$ ? 50;8.2 ∆ H , C 10 H 8 7 :.$$
K$ mol
. Conociendo los si"uien!es da!os ( 9n!alpia de combus!i%n del e!ano /" ( 9n!alpia de combus!i%n del e!eno /" (
0
∆ H
0
∆ H
K$
7 155: mol d- .id/oca/bu/o 7
1$10.:
K$ mol d- .id/oca/bu/o
9n!alpia de formaci%n del a"ua /G 9n!alpia de formaci%n del (
(
CO2
0
∆ H
/"
0
∆ H
7 285.8
K$ mol K$
7 3:3.5 mol
a Calcular la en!alpia de formaci%n del e!ano /" del e!eno /". b Calcula la variaci%n de en!alpia en condiciones es!@ndar en en proceso( C 2 H 4 ( g) H 2( g )
C 2 H 6( g)
c >i se produce 30Gb de e!eno, cuan!os #J de ener"Ha se libra. >oluci%n
7 O2 2
2C O2 3
2 CO2 3 H 2 O
C 2 H 6
a 1 C 2 H 6
155:
H 2 O
155:
7 O2 2 3 H 2
3
2
O2
2 O2
2 CO2
2C 3 H 2
C 2 H 6
2C
1 C 2 H 4
302
/285.5 E 3
3 H 2 O
/3:3.5 E 2
0
∆ H
2C O2 2
4785.$
1$10.:
H 2 O
2C O2
2 H 2 O
C 2 H 4
3
1$10.:
O2 2 H 2
2C 2 O2
1 O 2 2
2 H 2 O 2 CO2
285.8 E 2 3:3.5 E 2
K$ mol
b
2C 2 H 2
C 2 H 4
C 2 H 4 H 2
C 2 H 6
∆ H "'
7
∑ ∆ H 0/oductos
0
∆ H
K$
4752.3 mol
∑ ∆ H /-acti!os 7 85.$ ? 152.3 K$
713;.; mol
c n C 2 H 4
7
2.2
n 7 0.$8;13 E 0
∆ H
0
∆ H
( )
30
#" 10
3
g 1 Kg
10
3
mol
3 47 52.3 #J /0.$8;13 E 10 mol ¿
47 25.$;1 IJ Un gas es llevado a !av"s del p!o#eso #$#l%#o des#!%o en la &g'!a. a) n#'en!a la ene!g$a nea !anse!%da al s%sema d'!ane 'n #%#lo #ompleo *) Q'" pasa!$a s%, -% el #%#lo se %nv%e!e es de#%! el p!o#eso s%g'e la !a/e#o!%a 0C0 C'l es la ene!g$a nea de en!ada po! #%#lo po! #alo!,
(a)
8 6 4 2
C
0 (m3)
6
8
1
!o#eso 0 so"!m%#o (U=) PV =n"T
T 1 =
( 2 KPa )( 6 m3) 3
Pa % m 1 mol # 8.31 mol K
T 1 =T 2=1444,04 K
V 2 1= =n"TLn V 1 10 6
1= =8.31 # 1444.04 ln
1= =6114.44 $
!o#eso C so#!%#o (:=) ∆ U =1
´ dT 1=n C! P 2 P 3 = T 2 T 3 8 2 = 1444.04 T 3
T 3 =361.01 K 1 =3 # (361.01 −1444.04 ) K# 4.1868
$ cal
∆ U =1=−13603.28 $
!o#eso so*!%#o C0 ∆ U =1−
= PdV = ( 2 KPa ) ( 10 − 6 ) m
3
= 8 K$
´ 1=n C0dT 1=1 mol # 5
cal ( 361.01 K −1444,04 K ) # 4.1868 $ mol K cal
1=−22672.15 $
∆ U =1− ∆ U =−22672.15 $ −(8000 $ )
∆ U =−30672.15 $
&roces o / /C
,U()
-()
#()
;1363.28
6114.44
C
;3672.15
0otal
;44275.43
6114.44 ; 1363.28 ; 22672.15 ; 316.99
8 14114.44
∆ U N2TO=−44275.43
a) C%#lo %nve!%do
&roces o C C/
,U()
-()
#()
3672.15 1363.28
22672.15 ; 1363.28 ;6114.44 316.99
;8
/ 0otal
44275.43 ∆ U N2TO d-l ciclo in!-/tido= 44275.43
;6114.44 ;14114.44
Del problema de!ermina *+ *- en la combus!i%n de 3 moles de naf!aleno a 25C >OG+CKL( ´ ∆ U =n C!dT ∆ U =3 mol# 9
∆ U =189 cal
cal ( 7 K ) molK
∆ H = ∆ U + nT ∆ n
∆ H =189 cal + 3 ( 298.15 )( 10) ∆ H = 8833.5 cal