Termoquímica 6

Termoquímica 6. Ley de Hess. Aplicaciones (II)

101. Los hidrocarburos con doble enlace se denominan alquenos, a propuesta de Hoffman, pero antes se nombraban olefinas, porque "hacían aceite". Esto es debido a que el eteno gas, adicionaba cloro, formando un líquido oleaginoso denominado "aceite de los holandeses", conocido ya desde el siglo XIX desprendiendo 219,2 kJ. Si el calor de combustión del 1,2 dicloroetano es –1072 kJ/mol y los de formación de dióxido de carbono y agua líquida son respectivamente –393,5 y –285,8 kJ/mol, el calor de formación del eteno(gas) será aproximadamente en kJ/mol de:

a) –52 b) 320 c) -320 d) 52

102.Como sabes el añil es un color del arco iris del espectro de la luz solar entre el azul y el violeta, derivando su nombre de an-nil, en árabe azul oscuro. Por eso a la amina del benceno (fenilamina), se la denominó anilina, sólido en condiciones normales, que por combustión forma nitrógeno, dióxido de carbono y agua. Si se desprende en ella 3350 kJ/mol, y las entalpías de formación del CO₂(g) y del H₂O(L), son respectivamente -393,5 y -285,8 kJ.mol^-1, dirás que su calor de formación en kJ.mol^-1 es aproximadamente:

a) -190 b) 11 c) 190 d)-11

103 La generación de los 1960 a 1980, es la de los barbitúricos. El ser humano necesita estimulantes para todo. Hasta los alumnos que preparan un examen la víspera, necesitan estar despiertos aunque después durante el ejercicio se queden dormidos. Lo que posiblemente no sepas es que el ácido barbitúrico fue obtenido por Bayer, a partir de la urea, y nombrado así en honor de su amiga Bárbara que "le quitaba el sueño". La urea (amida del ácido carbónico) (NH₂)₂-C=O, sólido se puede obtener a partir de dos moles de amoniaco gas y dióxido de carbono gas, produciéndose también agua (l). Si DH_f⁰ de la urea, agua líquida, amoniaco y dióxido de carbono, gases son respectivamente en kJ/mol: -149,2/-285,8/-46,1/-393,5 la variación de energía interna en el proceso será aproximadamente en kJ/mol de:

a) 45 b) -45 c) 58 d)-58

R=8,31 J/K.mol

104.El fósforo existe bajo dos formas sólidas , el rojo y el blanco, que al reaccionar con cloro gas, producen tricloruro de fósforo. Si el para el PCl₃ es -306 kJ/mol, si se parte de P blanco, y = -288kJ/mol, si se hace desde P rojo la variación de entalpía en la transformación de P(rojo) a P(blanco), es aproximadamente en kJ.mol^-1.

a) 288 b) -18 c) 18 d) -288

105.El acetaldehido o etanal es un producto barato pues se puede obtener del acetileno o etino por hidratación catalizada con sales mercúricas, reacción que se conoce desde 1898, siendo estudiada por Erdmann y Kothner. Si se conocen los calores de formación del etino, dióxido de carbono y agua líquida (226,6 /-393,5/-286 kJ/mol , respectivamente),y el de combustión del etanal líquido,

-1167 kJ/mol, se podrá asegurar que la variación de entalpía en dicha reacción es aproximadamente en kJ.mol^-1:

a) -1382 b) -754 c) -1323 d) -1900

106. En 1929, y en el Rationalis Annual, un bioquímico inglés, Haldana, explicaba que la primera biomolécula en la Tierra se había originado a partir de la radiación UV. sobre una atmósfera reductora de agua, amoniaco dióxido de carbono e hidrógeno. Estas ideas habían sido apuntadas 5 años antes por el ruso Oparin. Sin embargo el experimento que confirmó dicha tesis, fue realizado en 1953 en la universidad de Chicago por Miller y Urey, obteniendo glicina (2-aminoetanoico) e hidrógeno, a partir de metano, amoniaco y agua. Si DH_f⁰ en kJ/mol: CH₄(g)= -74,8 ;NH₃(g)= -46,1; H₂O(g)= -241,8 ; glicina = -526,3. Dirás que el calor de reacción en kJ/mol será en :

a) -153 b) 253 c) -253 d) 153

107. En 1847, un semidesconocido profesor de Turín, Ascanio Sobrero, descubrió que al añadir lentamente glicerina sobre una mezcla de ácidos nítrico y sulfúrico obtenía una sustancia que explosionaba por simple choque. Este hecho fue aprovechado por Alfred Nobel para a su vuelta de San Petersburgo, donde había estudiado, montar una fábrica de nitroglicerina que enseguida voló por los aires con un hermano suyo por delante, en 1864. La nitroglicerina C₃H₅N₃O₉, líquido pegajoso de densidad 1,59 g/cm³, se descompone violentamente produciendo 12 CO₂, 6N₂, 10H₂O y O₂, todos ellos gases. Si DH_f⁰ de la nitroglicerina, dióxido de carbono, y agua, son respectivamente –242,1/-393,5/-241,8 kJ/mol, El calor desprendido en la descomposición de 1 litro de nitroglicerina. Será en kJ aproximadamente:

a) -43200 b)-46200 c) -50000 d) -5000

MASAS ATÓMICAS RELATIVAS: C=12,H=1,N=14,O=16

108. Se dispone de un compuesto orgánico de composición C=44,6% - H=8,1% - O=43,3%, líquido en condiciones estándar. Si 14,8g. del mismo a 227EC y 1 atm. ocupan 8,2 litros, teniendo en cuenta que los calores de formación del CO₂,H₂O y el compuesto son respectivamente: -393,5 /-283,8 / -543,4 kJ/mol. La cantidad de agua que sería capaz de calentar de 20 a 100EC, la combustión de 100g. del mismo, suponiendo que no existan pérdidas sería en kg aproximadamente:

a)2 b)4 c)3 d)5

DATOS: MASAS ATOMICAS: C=12/H=1/O=16. R=0,082 atm.lit./K.mol. Calor específico del agua=4,18 kJ /kg.K.

109.*El cerebro humano medio pesa aproximadamente kilo y medio, y contiene 6000 millones de neuronas, aunque de vez en cuando se le atribuya un contenido específico de serrín. Sin embargo para que no sean "serrín", necesitan consumir oxígeno, siendo el tejido más necesitado (por ello los egipcios para discurrir mejor hacía agujeros en el cráneo a sus sabios). Pues bien, el 25% del oxígeno consumido, lo emplea el estudiante para "discurrir la forma de hacer un examen", dando energía a esas neuronas. Para ello necesita 5,5g.de glucosa por hora. Si cada mol de glucosa libera por combustión 2826 kJ, la energía que consumiría hacer un examen de química de 70 minutos, sería aproximadamente en kJ, de:

a) 100 b) 50 c) 150 d) 200

110. Aunque no se crea el óxido de hierro(II), un sólido rojizo, es uno de los óxidos de hierro menos conocidos, mucho menos que sus hermanos el de hierro(III) (azafrán de marte, de los antiguos), o el óxido doble de hierro(II) y (III) (etíope marcial), eso es debido a que fácilmente se oxida, o es atacado por los ácidos. Así en este tipo de reacciones, como la que se presenta:

FeO(s) + 2H⁺(aq)= H₂O(L)+ Fe²⁺(aq)

Sabiendo que:

1. 2Fe(s)+3/2O₂(g) = Fe₂O₃ = -822,2 kJ/mol

2. 2FeO(s) + ½O₂(g)= Fe₂O₃ = -284,1 kJ /mol

3. H₂(g)+ ½O₂(g) = H₂O(L) = -286 kJ/mol

4. ½H₂(g) = H⁺(aq) =0

5. Fe(s)+2H⁺(aq)= Fe²⁺(aq)+ H₂(g) = -86,2 kJ/mol

Podrás asegurar su entalpía de reacción es en kJ.mol^-1 aproximadamente:

a) -100 b) 100 c) -200 d) 200

111. Si la constante total de un calorímetro es 0,6kJ/K y al introducir 1,8g de potasio(s) en exceso de bromo(L), provocando la ignición, se detecta un aumento de temperatura de 30ºC, cuando se forma bromuro potásico, aplicando la ley de Hess, a través del ciclo de Born-Haber y con los datos dados, se podrá asegurar que su energía de red en kJ.mol^-1 es aproximadamente:

a) 660 b) 760 c) -760 d) -660

DATOS ENERGÉTICOS EN kJ.mol^-1

Entalpía de sublimación del potasio= 89; Energía de enlace del bromo= 194;

Electroafinidad de bromo= -349; Calor de vaporización del bromo=31.

Energía de ionización del potasio=418.

112. Si la constante total de un calorímetro es 0,5kJ/K y al introducir 1g de sodio en exceso de yodo provocando la ignición, se detecta un aumento de temperatura de 25ºC, cuando se forma yoduro sólido sólido, se podrá asegurar con los datos que se dan, que su energía de red en kJ.mol^-1, vale:

a) 690 b) -590 c) -690 d) 590

DATOS en kJ.mol^-1:

entalpía de sublimación(Na)= 107,5; energía de enlace I-I= 148;

electroafinidad de yodo= -308; energía de sublimación del yodo=62;

energía de ionización de sodio=496. Masa molar del sodio= 23g/mol.

113*. Se ha explicado que para que se estableciera una unión química entre dos átomos, iones, y moléculas el sistema debería alcanzar un mínimo energético evaluado experimentalmente a través de la energía de enlace. Aunque se pueden usar métodos experimentales espectroscópicos, lo más normal es emplear los calorimétricos, teniendo siempre en cuenta que la energía necesaria para romper un enlace (energía de disociación) es numéricamente igual a la energía que se libera en su formación; solo difieren en el signo, según el convenio energético. La energía de disociación de enlace estándar habitualmente se define como la variación de entalpía que ocurre cuando se rompe un mol de un enlace específico, estando reaccionantes y productos en un estado hipotético de gas ideal a 1 atm. de presión y 298K, ello da lugar a que se pueda confundir la variación de energía potencial DU dada a través de las curvas energéticas de enlace con la variación de entalpía, lo cual sólo ocurre a 0K, pero permite su cálculo por los métodos indirectos calorimétricos, la conversión entre ambas implicaría la aplicación del primer principio de termodinámica; DU=DH + RTDn, por eso la energía de enlace coincidirá con la entalpía de enlace sólo cuando:

a) La variación del número de moles sea 0

b) La temperatura sea 0ºC

c) No se produzca trabajo en el proceso químico

d) Se alcance un mínimo energético

115. El cloruro de hidrógeno es un compuesto conocido desde épocas remotas, porque ya Basilio Valentino (siglo XV), habla de que haciendo reaccionar sal marina con vitriolo marcial (sulfato de hierro), se producía un espíritu que llamó espíritu salis acidus (gas ácido de la sal). Sin embargo su estructura no se elucidó hasta el siglo XIX, al creerse equivocadamente que contenía oxígeno. La entalpía de enlace Cl-H, se puede calcular tal como en el caso anterior, conociendo la entalpía de formación del cloruro de hidrógeno -92,31 kJ.mol^-1, y las de disociación de los enlaces H-H y Cl-Cl, respectivamente 436 y 243,4 kJ.mol^-1. Por eso podrás asegurar que dicha entalpía en kJ.mol^-1 es aproximadamente:

a) -248 b) 430 c) -430 d) 248

116. Aunque se desprende en pequeñas proporciones en los gases volcánicos, el caso del bromuro de hidrógeno fue muy diferente al del cloruro, porque este compuesto gaseoso no se conoció hasta mediados del siglo XIX, debido a que al ser un ácido extremadamente fuerte se combinaría fácilmente desplazando a las sales de su entorno. Su entalpía de enlace se puede calcular de la misma forma que en el caso del cloruro, teniendo en cuenta que el bromo está en estado líquido en su estado estándar. Por ese motivo, con los datos que te dan podrás asegurar que la entalpía de enlace Br-H es aproximadamente en kJ.mol^-1:

a) -309 b) 381 c) 309 d) -381

DATOS en kJ.mol^-1: Entalpía de formación del HBr(g) = -36,1. Entalpía de disociación H-H=436

Entalpía de disociación Br-Br =222,6. Calor de vaporización del Br₂=30,9

117. El hidrocarburo mas sencillo, que se conoce actualmente como metano, desde 1785, antes, ya en 1600 aparece descrito por Van Helmont , como gas de los pantanos y gas silvestre, nombre también atribuido a otros gases, y todavía 70 años antes, Agrícola lo describía como el espíritu inflamable de las minas. En él, el carbono forma 4 enlaces sigma con el hidrógeno, dispuestos tetraédricamente. Su formación, en este caso, a partir de cuatro átomos de hidrógeno y de un carbono, todos gases en el infinito, daría lugar al desprendimiento de 4 veces la energía de enlace C-H, por este motivo con los datos que te dan dirás que dicha energía en kJ.mol^-1 es aproximadamente:

a) 430 b) -430 c) 390 d) -390

DATOS en kJ.mol^-1: Entalpía de formación del CH₄(g) = -75. Entalpía de disociación H-H=436

Calor de sublimación del C(s) =717

118. El eteno, antes etileno, y gas carburado pesado; todavía antes eterina, y gas oleificante, fue descubierto por Becher en 1669. Naturalmente cuando se descubrió no se conocía su aplicación actual para madurar artificialmente diversas frutas. En él los carbonos están unidos por un doble enlace (sigma y pi), y su energía se tiene que calcular indirectamente, pues cuando se forma a partir de sus átomos en el infinito, también se establecen 4 enlaces sigma C-H, que hay que descontarlos. Por eso, con los datos que te dan, dirás que la energía de enlace C=C, en el eteno es en kJ.mol^-1, aproximadamente:

a) -800 b) -600 c) -700 d) -500

DATOS en kJ.mol^-1: Entalpía de formación del C₂H₄(g) = 52,4. Entalpía de disociación H-H=436

Calor de sublimación del C(s) =717, Entalpía de disociación C-H=413

119. Si los enlaces fueran diferentes, o enlaces múltiples como en el caso del CO₂, que se podría considerar como O=C=O. En este caso la formación de un mol de compuesto implicaría la de dos moles de dobles enlaces C=O, teniendo en cuenta la ecuación termoquímica C(g)+ 2 O(g) = CO₂(g), desprendiéndose la energía debida a formación de dichos enlaces. Como también se puede formar el compuesto a partir de sus constituyentes naturales, al cerrar el ciclo, se podría despejar la energía de enlace. Por eso con los datos que te dan podrás asegurar que dicha energía de enlace en kJ.mol-1, es aproximadamente:

a) -802 b) 802 c) 408 d) -408

DATOS en kJ.mol^-1: Entalpía de formación del CO₂(g) = -394. Calor de sublimación del C(s) =717 Entalpía de disociación O=O ;492

120. El metanal o formaldehido, aunque se conoce desde hace mucho tiempo, su obtención catalítica por oxidación del metanol, no se hizo hasta 1886, año en el que Tollens y Loew, con cobre incandescente. Se caracteriza por tener el grupo carbonilo, C=O, cuya energía de enlace se puede obtener empleando el sistema de test anteriores. Por eso con los datos que te dan, podrás asegurar que aproximadamente en kJ.mol^-1, vale:

a) -682 b) -970 c) 682 d) 970

DATOS en kJ.mol^-1: Entalpía de formación del H₂CO(g) = -108,6 Calor de sublimación del C(s) =717;Entalpía de disociaciónC-H =413; Entalpía de disociación O=O ;492,