16 Aspectos energéticos y cinéticos de las reacciones químicas

SolucionarioENTALPÍA DE REACCIÓN. DIAGRAMAS ENTÁLPICOS16.22 Una etapa clave en la purificación del uranio para su uso como combustible en los reactores nucleares es:UF 4 (s) F 2 (g) → UF 6 (s)H 282,8 kJIndica cuál es el valor de H para las reacciones:a) UF 6 (s) → UF 4 (s) F 2 (g)b) 2 UF 4 (s) 2 F 2 (g) → 2 UF 6 (s)a) El valor de H en una reacción es igual y de signo opuesto al valor de H para la reacción inversa (2. a reglabásica de la termodinámica). Por tanto, dado que la ecuación a) es la inversa de la ecuación termoquímicadada:UF 6 (s) → UF 4 (s) F 2 (g)H (282,8 kJ) 282,8 kJb) La magnitud de H es directamente proporcional a la cantidad de reactivo o producto (1. a regla básica de latermodinámica). Por tanto, dado que la ecuación b) se obtiene multiplicando por 2 todos los coeficientesestequiométricos de la ecuación termoquímica dada:2 UF 4 (s) 2 F 2 (g) → 2 UF 6 (s) H 2 (282,8 kJ) 565,6 kJ16.23 Los romanos utilizaban cal viva, CaO, como mortero en las estructuras de piedra. El CaO se mezclaba conagua, formándose Ca(OH) 2 , el cual reaccionaba lentamente con el CO 2 del aire para dar piedra caliza:Ca(OH) 2 (s) CO 2 (g) → CaCO 3 (s) H 2 O (l)H 69,1 kJCalcula la cantidad de calor que se desprende por cada gramo de Ca(OH) 2 que se “carbonata”.El valor de H indica que cuando reacciona 1 mol de Ca(OH) 2 (a presión constante) se desprenden (signo negativode H) 69,1 kJ en forma de calor. Por tanto, si reacciona 1,00 g de Ca(OH) 2 con la cantidad correspondientede CO 2 , el calor desprendido es:1 (mol Ca(OH) 2 ) 69,1(kJ)Q 1,00 (g Ca(OH) 2 ) 0,933 kJ74,096 (g Ca(OH) 2 ) 1(m olCa(OH) 2 )Hemos calculado el calor desprendido por cada gramo exacto de Ca(OH) 2 . Por tanto, el valor de 1 g de Ca(OH) 2no limita el número de cifras significativas.16.24 El difluoruro de oxígeno, OF 2 , es un compuesto exótico, ya que aquí el oxígeno tiene un número de oxidaciónpositivo, algo realmente insólito. Se trata de un gas incoloro y tóxico que reacciona rápidamente conel vapor de agua del aire, produciendo O 2 y HF:OF 2 (g) H 2 O (g) → 2 HF (g) O 2 (g)HCalcula la entalpía, H, de la ecuación anterior, sabiendo que se desprenden 5890 J mediante calor porcada gramo de OF 2 que reacciona.En un proceso a presión constante, la entalpía de reacción es igual al calor intercambiado con el entorno:H Q p . Por tanto, debemos calcular el calor que se desprende en la reacción por cada mol de OF 2 consumido:Q 5 890(kJ)1 J) 1 ( g OF2)1 0(k(5 3,98( g OF2) 317,9 kJmol 3 J)1 (molOF2)1 (OF 2 )Según el convenio termodinámico, el calor tiene signo negativo, ya que se desprende en el transcurso de lareacción. Obtenemos, pues, H Qp 317,9 kJmol 1 de OF 2 , resultado que podemos expresar por mediode la siguiente ecuación termoquímica:OF 2 (g) H 2 O (g) → 2 HF (g) O 2 (g) H 317,9 kJ200 Solucionario