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PROBLEMAS TERMOQUÍMICA
1.- El ciclohexano se puede obtener a partir del benceno a elevadas temperaturas
(1000 K) según la siguiente reacción: C6H6 (g) + 3 H2 (g) → C6H12 (g). Calcula:
a) La variación de entalpía de la reacción de hidrogenación, sabiendo que los calores de
combustión del benceno (C6H6) y del ciclohexano (C6H12) son respectivamente –3.312,06 kJ ·
mol–1 y – 3.964,06 kJ · mol–1. El calor estándar de formación del agua es de – 241,60 kJ · mol–1.
b) Si se quema 1 gramo de benceno o 1 gramo de ciclohexano, ¿cuál de los dos compuestos
libera mayor cantidad de energía? Resultado: a) - 72,80 kJ · mol-1; b) 1 g C6H12.
2.- Existen bacterias que degradan la glucosa, C6H12O6, mediante un proceso denominado
fermentación alcohólica, en el cual se produce etanol, CH3 CH2OH, y dióxido de carbono, CO2,
según la ecuación: C6H12O6 (s) → 2 CH3 – CH2OH (l) + 2 CO2 (g). Responde:
a) Utilizando la ley de Hess, determina la energía intercambiada en la fermentación de un mol
de glucosa.
b) Indica si dicha reacción es endotérmica o exotérmica, justifica la respuesta.
c) Calcula la cantidad de etanol que se produce en la fermentación de 1 Kg de glucosa.
DATOS: ΔHoc (glucosa) = –2.815 kJ · mol–1; ΔHoc (etanol) = –1.372 kJ · mol–1; Ar (C) = 12 u;
Ar(O) = 16 u; Ar (H) = 1 u. Resultado: a) ΔHor = – 71 kJ · mol–1; b) Exotérmica; c) 511,11 g
C2H6O.
3.- a) Calcula el calor de formación a presión constante del metano gaseoso a partir de los
calores de combustión del C (s), H2 (g) y CH4 (g) cuyos valores son, respectivamente, - 393,5,285,9 y - 890,4 kJ · mol-1.
b) ¿Qué cantidad de calor se desprende en la combustión de 1 kg de metano gaseoso?
DATOS: Ar (C) = 12 u; Ar (H) = 1 u. Resultado: a) ΔHof = - 74,9 kJ · mol-1; b) Q = - 55.650
kJ.
4.- La sacarosa, C12H22O11, es un azúcar que se obtiene de la caña de azúcar. Sabiendo que la
entalpía de formación de la sacarosa es ΔHof = - 2221,8 kJ/mol y que las entalpías estándar de
formación del CO2 (g) y del H2O (l) son respectivamente: - 393,8 y - 285,8 kJ/mol, calcula:
a) ¿Cuál será el valor de la entalpía de combustión de la sacarosa aplicando la ley de Hess?
b) Calcula la energía que se desprende en la combustión de 100 g de sacarosa.
DATOS: Ar (C) = 12 u; Ar (O) = 16 u; Ar (H) = 1 u. Resultado: b) ΔHoc = - 5647,6 kJ · mol-1;
b) Q = - 1651,35 kJ.
5.- El tolueno, C7H8, es un hidrocarburo líquido muy importante en la industria orgánica,
utilizándose como disolvente, y también en la fabricación de tintes, colorantes, medicamentos y
explosivos como el TNT. Si cuando se quema 1 g de tolueno se desprenden 42,5 kJ:
a) ¿Cuál será el valor de su entalpía de combustión?
b) Calcula la entalpía estándar de formación del tolueno, utilizando la ley de Hess.
DATOS: ΔHof [CO2 (g)] = - 393,8 kJ/mol; ΔH of [H2O (l)] = -285,8 kJ/mol; Ar(C) = 12 u; Ar
(H) = 1 u. Resultado: a) ΔHoc = - 3.910 kJ · mol-1; b) ΔHof = 10,2 kJ · mol-1.
6.- Sabiendo que las entalpías de combustión del etano [C2H6 (g)] y eteno [C2H4 (g)] son –
1559,7 y –1410,9 KJ · mol–1, respectivamente, y que las entalpías de formación del agua
[H2O(l)] y dióxido de carbono [CO2(g)] son – 285,8 y – 393,5 KJ · mol–1, respectivamente:
a) Calcula las entalpías de formación de etano y eteno.
b) Calcula aplicando la ley de Hess la variación de entalpía para el proceso:
C2H4 (g) + H2 (g) → C2H6 (g).
Resultado: a) ΔHof C2H6 (g) = – 84,7 kJ · mol–1; ΔHof C2H4 (g) = 52,3 kJ · mol–1; b) ΔHor =
- 137 kJ·mol–1;
7.- Si cuando se forma un gramo de metanol, CH3OH, se desprenden 7,46 kJ.
Calcula:
a) ¿Cuál será el valor de su entalpía de formación?
b) ¿Cuál será la entalpía estándar de combustión del metanol utilizando la ley de Hess?
DATOS: Ar (C) = 12 u; Ar (H) = 1 u; Ar (O) = 16 u; ΔHof (CO2) (g) = – 393,5 kJ · mol–1; ΔHof
(H2O)(l) = – 285,8 kJ · mol–1. Resultado: a) ΔHof = – 238,72 kJ · mol–1; b) ΔHoc = – 526,38
kJ · mol–1.
8.- El etino o acetileno es un gas en cuya combustión se producen llamas que alcanzan una
temperatura elevada. Si cuando se quema un gramo de acetileno, C 2H2, se desprenden 50 kJ.
a) ¿Cuál será el valor de su entalpía de combustión?
b) Calcula la entalpía estándar de formación del acetileno, utilizando la ley de Hess.
DATOS: ΔHof CO2 (g) = – 393,8 kJ·mol–1; ΔHof H2O (l) = – 285,8 kJ·mol–1; Ar (C) = 12 u; Ar
(H) =1 u. Resultado: a) ΔHor = – 1.300 kJ · mol–1; b) ΔHof C2H2 = 226,6 kJ · mol–1.
9.- A partir de los valores de las entalpías de formación a 298 K del metanol, CH 3OH (l),
dióxido de carbono, CO2 (g), y agua, H2O (l), que son, respectivamente, – 238,6 kJ · mol–1, –
393,5 kJ · mol–1 y – 285,8 kJ · mol–1. Calcula:
a) La entalpía de combustión del metanol, haciendo uso de la ley de Hess.
b) ¿Qué cantidad de calor se desprenderá en la combustión de 150 g de metanol?
DATOS: Ar (C) = 12 u; Ar (O) = 16 u; Ar (H) = 1 u
10.- En condiciones estándar, los calores de combustión del carbono sólido y del benceno
líquido, C6H6, son, respectivamente, - 394 kJ/mol y – 3270 kJ/mol, y el de formación del agua
líquida es – 286 kJ/mol. Calcula:
a) El calor de formación del benceno haciendo uso de la ley de Hess.
b) La energía que se desprende o requiere en la formación de 1 kg de benceno.
DATOS: Ar (C) = 12 u; Ar (H) = 1 u.
11.- Sabiendo que los calores de formación estándar a 298 K del butano, dióxido de carbono y
agua, son -125 kJ · mol-1, -393 kJ · mol-1 y -242 k J · mol-1, respectivamente, calcula:
a) La entalpía de combustión del butano haciendo uso de la ley de Hess.
b) La variación de energía interna que acompaña al proceso.
DATOS: R =8,413·10-3 kJ · mol-1 · K-1.
12.- Cuando se quema 1 gramo de ácido acético, CH3COOH, se desprenden 14,5 kJ.
Calcula:
a) El valor de la entalpía de combustión del ácido acético.
b) La entalpía estándar de formación del ácido acético.
DATOS: ΔHof (CO2) = - 393,5 kJ · mol-1; ΔHof (H2O) = - 241,8 kJ · mol-1; Ar (C) = 12 u; Ar (H)
= 1 u; Ar (O) = 16 u.
13.- Sabiendo que, en condiciones estándar, al quemar 2,5 g de etanol se desprenden 75 Kj
y al hacer lo mismo con 1,5 g de de ácido acético se obtienen 21 kJ, calcule para el
proceso:
CH3−CH2OH (l ) + O2 (g) → CH3−COOH (l ) + H2O(l )
a) Los calores de combustión molares de etanol y ácido acético.
b) El valor de ΔH0 de la reacción del enunciado.
c) El valor de ΔU0 de la reacción del enunciado.
Datos: R = 8,31 J∙mol−1∙K −1 Masas atómicas (u): H = 1 , C = 12 , O = 16
14.- El propano es uno de los combustibles fósiles más utilizados.
a) Formule y ajuste su reacción de combustión.
b) Calcule la entalpía estándar de combustión e indique si el proceso es exotérmico o
endotérmico.
c) Calcule los litros de dióxido de carbono que se obtienen, medidos a 25 ºC y 760 mm
de mercurio, si la energía intercambiada ha sido de 5.990 kJ.
Datos: R = 0,082 atm∙L∙mol−1∙K −1 Energías medias de enlace (kJ∙mol−1): (C−C) = 347 , (C−H)
= 415 , (O−H) = 460 , (O=O) = 494 , (C=O) = 730
15.- La levadura y otros microorganismos fermentan la glucosa a etanol y dióxido de carbono:
C6H12O6 (s) → 2 C2H5OH (l ) + 2 CO2 (g )
a) Aplicando la Ley de Hess, calcule la entalpía estándar de la reacción.
b) Calcule la energía desprendida en la obtención de 4,6 g de etanol a partir de glucosa.
c) ¿Para qué temperaturas será espontánea la reacción?. Razone la respuesta.
Datos: Entalpías de combustión estándar (kJ∙mol−1): glucosa = −2.813; etanol = −1.367Masas
atómicas (u): H = 1 , C = 12 ; O = 16 .
16.- En un acuario es necesario que haya una cierta cantidad de CO2 disuelto en el agua para
quelas plantas sumergidas puedan realizar la fotosíntesis, en la que se libera oxígeno, que
ayuda, a su vez, a la respiración de los peces. Si suponemos que en la fotosíntesis el CO2 se
transforma en glucosa (C6H12O6):
a) Formule y ajuste la reacción global del proceso de la fotosíntesis.
b) Calcule cuántos gramos de CO2 hay que aportar
al acuarioen undía, para mantener una población de peces que consume en ese período 10 L
de O2, medidos a 700 mm de mercurio y 22 ºC.
c) Calcule cuántos gramos de glucosa se producen en las plantas del acuario en un día.d) Deter
mine la entalpía de reacción del proceso de la fotosíntesis.
Datos:
Entalpías de formación (kJ∙mol−1): agua (l ) = −286 ; CO2 ( g ) = −394 ; glucosa ( s) = −1.271
R = 0,082 atm∙L∙mol−1∙K −1 Masas atómicas (u): H = 1 , C = 12 , O = 16
17.- La entalpía para la reacción de obtención de benceno líquido a partir de etino gaseoso:
3 C2H2→ C6H6 es−631 kJ∙mol−1. En todo el proceso la temperatura es 25 ºC y la presión 15 atm.
Calcule:
a) Volumen de etino necesario para obtener 0,25 L de benceno líquido.
b) Cantidad de calor que se desprende en dicho proceso.
c) Densidad del etino en dichas condiciones.
Datos: R = 0,082 atm∙L∙mol−1∙K −1; densidad (benceno) = 0,874 g∙cm−3Masas atómicas (u): H =
1 , C = 12 .
18.- Sabiendo que la combustión de 1 g de TNT libera 4.600 kJ y considerando los valores de
las entalpías de formación que se proporcionan, calcule:
a) la entalpía estándar de combustión del CH4;
b) el volumen de CH4, medido a 25 ºC y 1 atm de presión, que es necesario quemar para
producir la misma energía que 1 g de TNT.
Datos: ΔH0f CH4 =−75 kJ∙mol−1 ΔH0f CO2 =−394 kJ∙mol−1 ΔH0f H2O (g ) =−242 kJ∙mol−1
19.- Calcular la variación de energía interna para la reacción de combustión del benceno (C6H6)
si el proceso se realiza a presión constante a 1 atmósfera y temperatura constante de 25ºC.
Datos:
ΔH0f CO2 (g) =−393,13 kJ∙mol−1ΔH0f H2O
(l) =−285,8
−1
0
−1
−3
−1
−1
k J∙mol ΔH f C6H6 (l) = 49 kJ∙mol R = 8,31.10 kJ∙mol ∙K
20.- En la reacción de combustión del metanol líquido se produce CO2 ( g ) y H2O (l ).Sabiendo
que el metanol tiene una densidad de 0,79 g/cm−3, calcule:
a) la entalpía estándar de combustión del metanol líquido
b) la energía desprendida en la combustión de1L de metanol
c) el volumen de oxígeno necesario para la combustión de 1 L de metanol, medido a 37 ºC y
5atm. Datos: R = 0,082 atm∙L∙mol−1∙K −1 ; masas atómicas (u): H = 1 , C = 12 , O = 16 Entalpías
estándar de formación, en kJ∙mol−1:metanol (l ) = −239 , CO2 ( g ) = −393 , H2O (l ) = −294.
21.- Sabiendo que se desprenden 890,0 kJ por cada mol de CO2 producido según la siguiente
reacción: CH4 ( g ) + 2O2 ( g ) → CO2 ( g ) + 2H2O(l ), calcule:
a) La entalpía de formación del metano.
b) El calor desprendido en la combustión completa de 1 kg de metano.
c) El volumen de CO2, medido a 25 ºC y 1 atm, que se produce en la combustión completa de 1
kg de metano.
Datos: R = 0,082 atm∙L∙mol−1∙K −1 ; masas atómicas (u): H = 1 , C = 12Entalpías de formación
estándar (kJ∙mol−1): H2O (l) = −285,8 ; CO2 (g) = −393,5 .