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^-23cal (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 = (12·(- 94,4) + 12·(-7,4) + 10·(- 86,4)) - 4·C₃H₅(NO₃)₃.

- 1.330 = (- 1.132,8 - 88,8 - 684) - 4·C₃H₅(NO₃)₃.

- 1.330 = - 1.905,6 - 4·C₃H₅(NO₃)₃.

- 1.330 + 1.905,6 = - 4·C₃H₅(NO₃)₃.

575,6/(-4) = C₃H₅(NO₃)₃.

- 143,9 = C₃H₅(NO₃)₃.

b) 6·CO₂ + 6·H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6·O₂ - 676 kcal (azúcar - fotosíntesis de la fructuosa).

676 = C₆H₁₂O₆ - (6·(- 94,4) + 6·(- 68,4)).

676 = C₆H₁₂O₆ - (- 566,4 - 410,4).

676 = C₆H₁₂O₆ + 976,8.

676 - 976,8 = C₆H₁₂O₆.

- 300,8 = C₆H₁₂O₆.

c) 2·SO₂ + O₂ → 2·SO₃ + 43 kcal.

- 43 = 2 SO₃ - (2·(- 70,2)).

- 43 = 2 SO₃ + 140,4.

- 43 - 140,4 = 2 SO₃.

- 183,4 = 2 SO₃.

- 182,4/2 = SO₃

- 91,7 = SO₃.

d) 2·NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2·H₂O + 30 kcal.

- 30 = (Na₂SO₄ + 2 (- 68,4) - (2(- 101,9) + (- 189,8)).

- 30 = (Na₂SO₄ - 136,8) - (- 203,8 - 189,8).

- 30 = (Na₂SO₄ - 136,8) + 393,6.

- 30 - 393,6 = (Na₂SO₄ - 136,8).

- 423,6 + 136,8 = Na₂SO₄.

- 286,8 = Na₂SO₄.

Bibliografía: Cálculos Químicos de Benson.