Guía nº 6 de ejercicios resueltos de gases ideales (química)
Resolver los siguientes ejercicios
Problema nº 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)
Q = -1.481,95 cal
Problema nº 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 nº 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?
| cₑ = | 80 cal | = 0,25 cal/g·°C |
| 20 g·16 °C |
Problema nº 4
Un metal desconocido tiene un calor específico 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 | = 40 g/mol |
| 0,150 cal/g·°C |
Respuesta: 40 g/mol; en este caso sería el calcio
Problema nº 5
A partir del conocido peso atómico del níquel (58,7), ¿Cuál se estimaría que sería su calor específico?
| cₑ = | 6 cal/mol·°C | = 0,102 cal/g·°C |
| 58,7 g/mol |
Problema nº 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 | · | 18 g | = |
| 6,023·10²³ moléculas | 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 | = 1,24·10⁻¹⁵ ergios |
| 1 cal |
Problema nº 7
Calcúlese el calor de las siguientes reacciones (empleando los valores de Hf de la Tabla de constantes de entalpías de formación).
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 [Hf = (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 nº 8
Para las reacciones siguientes calcúlese el calor de formación del compuesto aislado que en cada caso no aparezca en la lista de la Tabla de constantes de entalpías de formación:
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·(-68,4 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 kcal | = C₃H₅(NO₃)₃ |
| -4 |
-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
½·(-182,4) 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.
Autor: Carlos Alberto Lozano Escobedo. México.
Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet).
Problemas resuelto.