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Guía n° 6 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?
Ce = 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?
Ce = (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 Hf 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 [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 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.
Autor: Carlos Alberto Lozano Escobedo
México.
Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)
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