3 QUIMICA Schaum

104 CAPÍTULO 7 TERMOQUÍMICA
ECUACIONES TERMOQUÍMICAS
7.10. ¿Cuál es el calor de evaporación por gramo de agua, a 25°C y 1 atm?
La ecuación termoquímica para el proceso se puede escribir así:
H 2 O(l) → H 2 O(g)
H o se calcula restando el valor de H o f de los reactivos, del valor de Ho f
de los productos (tabla 7-1).
H o = H o f
productos − H o f reactivos = −241.81 − (−285.83) = 44.02 kJ/mol
La entalpía de evaporación por gramo es:
44.02 kJ/mol
18.02 g/mol
= 2.44 kJ/g
Observe que este calor de evaporación a 25°C es mayor que el valor a 100°C (2.26 kJ/g).
7.11. La ecuación termoquímica de la combustión del etileno gaseoso, C 2 H 4 , es:
C 2 H 4 (g) + 3O 2 (g) → 2CO 2 (g) + 2H 2 O(l)
H o = −1 410 kJ
Suponiendo un 70% de eficiencia, ¿cuántos kilogramos de agua a 20°C se pueden convertir en vapor a 100°C,
al quemar 1 m 3 de C 2 H 4 gaseoso medido en condiciones normales?
n(C 2 H 4 ) = (1 m3 )(1 000 L/m 3 )
= 44.6 mol
22.4 L/mol
H(1 m 3 ) = n(C 2 H 4 ) × H(1 mol) = (44.6 mol)( − 1 410 kJ/mol) =−6.29 × 10 4 kJ
El calor aprovechable, con 70% de eficiencia, es (0.70)(6.29 × 10 4 kJ) = 4.40 × 10 4 kJ.
El paso siguiente consiste en calcular el calor necesario para pasar de agua a 20°C a vapor a 100°C, cambio que se
efectúa en dos pasos:
H 2 O(l,20° C) → H 2 O(l, 100°
C) H = (4.184 kJ/kg · K)(80 K) = 335 kJ/g
H 2 O(l, 100° C) → H 2 O(g, 100°
C)
H = (40.7 kJ/mol)/(0.01802 kg/mol) = 2 259 kJ/g
H total = 2 594 kJ/g
La masa w de agua convertida es igual a la cantidad de calor disponible, dividida entre el calor necesario por kilogramo
de agua que se convierte:
w(H 2 O) = 4.40 × 104 kJ
2 594 kJ/kg
= 17.0 kg
7.12. Calcule el valor de H o para la reducción de óxido férrico mediante aluminio (reacción termita) a 25°C.
Hay una reacción química asociada al problema y ésta se debe escribir como primer paso de la solución. También
se puede tomar en cuenta la entalpía de formación (calor de formación) de los participantes en la reacción, proveniente de
la tabla 7-1, y multiplicarla por el coeficiente que se usa para balancear la ecuación. Recuerde que para un elemento en
estado fundamental, el valor de Hf o es cero.
2Al+ Fe 2 O 3 → 2Fe+ Al 2 O 3
2(0) 1( − 824.2) 2(0) 1( − 1 675.7)
Se deben analizar las unidades y lo que les sucede. Por ejemplo, el valor de Fe 2 O 3 , es 1 mol × (−824.2 kJ/mol) =
−824.2 kJ.