3 QUIMICA Schaum

PROBLEMAS RESUELTOS 101
Observe que hubo que invertir dos de las reacciones, (2) y (3), para llegar a la suma de reacciones. El uso de los coeficientes fraccionarios
es por comodidad, para que se anulen el cloro y el oxígeno, y también para llegar a la ecuación que se mencionó en el
enunciado del problema. El uso de fracciones al balancear ecuaciones es frecuente, en especial al balancear reacciones termoquímicas
y electroquímicas (capítulo 19).
COMENTARIO ACERCA DE LAS REACCIONES TERMOQUÍMICAS
A menudo parece que estos tópicos estudiados son conceptos que no tienen aplicaciones en el mundo real que afecten
a las personas. El ejemplo 4 ofrece una información que sí tiene aplicación útil. Suponga que se debe abrir un
recipiente de PCl 5 y que el recinto tiene mucha humedad. El vapor de agua, al mezclarse con el PCl 5 , podría causar
la reacción altamente exotérmica que se describió. Y si esa reacción avanza a gran velocidad, los resultados podrían
ser muy peligrosos: un incendio o hasta una explosión; cuando menos habría cloruro de hidrógeno gaseoso en el aire
que se respiraría. El cloruro de hidrógeno gaseoso es muy irritante para los pulmones y, a una concentración suficientemente
alta (desde luego no muy alta), el cloruro de hidrógeno daña los pulmones y causa la muerte.
El cálculo de ∆H es importante también por ser, junto con ∆G (capítulo 16), de utilidad para determinar si una
reacción es o no espontánea, y proporciona información sobre reacciones que están en equilibrio. Además, aunque se
ha calculado ∆H en este capítulo, para estados estándar, básicamente a temperatura ambiente y a 1 atm, se puede
calcular en otras circunstancias, como se hace en los cursos de fisicoquímica y otros cursos superiores de química.
PROBLEMAS RESUELTOS
CAPACIDAD CALORÍFICA Y CALORIMETRÍA
7.1. a) ¿Cuántos joules se necesitan para calentar 100 g de cobre (c = 0.389 J/g · K) de 10°C a 100°C? b) Se agrega
la misma cantidad de calor que en a) a 100 g de aluminio (c = 0.908 j/g · K), a 100°C. ¿Qué metal se
calienta más: el cobre o el aluminio?
a) H = C T = (0.389 J/g · K)(100 g)[(100 − 10)K] = 3 500 J
b) Como el calor específico del cobre es menor que el del aluminio, se requiere menos calor para elevar 1 K la temperatura
de cierta cantidad de cobre que el que se requiere para elevar 1 K la misma cantidad de aluminio; el cobre se
calienta más.
7.2. Cuando se quema un kilogramo de antracita (carbón) se desprenden 30 500 kJ aproximadamente. Calcule la
cantidad de carbón necesaria para calentar 4.0 kg de agua desde 20°C hasta su punto de ebullición a 1 atm de
presión, suponiendo que en el proceso no se pierde calor.
Para calentar el agua:
H = C
T = (4.184 kg · K)(4.0 kg)[(100 − 20)K] = 1 339 kJ
Cantidad de carbón requerido =
1 339 kJ
= 0.044 kg = 44 g
30 500 kJ/kg
7.3. Una caldera de vapor fabricada con acero pesa 900 kg. La caldera contiene 400 kg de agua. Si se supone que
70% del calor pasa a la caldera y al agua, ¿cuánto calor se requiere para elevar la temperatura de todo el conjunto
desde 10°C hasta 100°C? El calor específico del acero es 0.11 kcal/kg · K.