Guía de ejercicios resueltos de gases ideales.

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) = - 1.481,95 cal

Respuesta: - 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?

C_e = 80 cal/(20 g·16 °C) = 0,25 cal/g·°C

Respuesta: 0,25 cal/g·°C

Problema n° 4) Un metal desconocido tiene un calor especifico 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)/(0,150 cal/g·°C) = 40 g/mol

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?

C_e = (6 cal/mol·°C)/(58,7 g/mol) = 0,102 cal/g·°C

Respuesta: 0,102 cal/g·°C

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/6,023·10²³ moléculas)·(18 g/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 cal) = 1,24·10^-15 ergios

Problema n° 7) Calcúlese el calor de las siguientes reacciones (empleando los valores de H_f de la tabla VIII).

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 [H_f = (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 lis de la tabla VIII:

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·(-86,4 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/(-4) kcal = C₃H₅(NO₃)₃.

-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.

-182,4/2 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.