Enunciado de problemas de termoquímica

1. TERMOQUÍMICA
Comunidad Valenciana 2002
Calcula el calor, el trabajo, la variación de energía interna, la variación de entropía,
la variación de entalpía y la variación de energía libre, para la compresión isotérmica
reversible de un mol de oxígeno a 30 ℃ desde 1 atm a 50 atm. Supón
comportamiento ideal.
Solución: ∆𝑈 = 0; 𝑄 = −9854,9 𝐽; 𝑊𝑖𝑠𝑜𝑡𝑒𝑟𝑚. = 9854,9 𝐽; ∆𝐻 = −2467,2 𝐽; ∆𝑆 =
−32,52 𝐽 𝐾⁄ ; ∆𝐺 = 7386,4 𝐽.
Extremadura 2006
Una disolución que contiene 2,92 g de cloruro sódico en 180 g de agua empieza a
congelar a 0,95 ℃ bajo cero. Admitiendo que el grado de disociación aparente del
cloruro sódico no varíe con la temperatura, calcula la presión de vapor de la
disolución a 100 ℃.
DATOS: Masas atómicas: Na = 23; Cl = 35,5. 𝐾𝑐 (𝑎𝑔𝑢𝑎) = 1,86 ℃ 𝑚𝑜𝑙 · 𝑘𝑔−1
.⁄
Solución: 𝛼 = 0,92; 𝑝 = 753,1 𝑚𝑚𝐻𝑔.
Comunidad Valenciana 2009
Un mol de gas ideal, inicialmente a 100 ℃, describe el siguiente ciclo reversible: el
gas se expande isotérmicamente hasta un volumen el doble del inicial y continúa
expansionándose adiabáticamente hasta un volumen el triple del inicial. Después se
comprime isotérmicamente hasta un volumen V en que, por la compresión
adiabática que sigue vuelve el gas a su estado inicial. Calcula el calor, el trabajo, la
variación de energía interna y la variación de entalpía para cada etapa y para el ciclo
completo.
DATOS: 𝐶𝑣 =
5𝑅
2
; 𝑅 = 8,31 𝐽 · 𝑚𝑜𝑙−1
· 𝐾−1
.
Solución: 𝐸𝑥𝑝𝑎𝑛𝑠𝑖ó𝑛 𝑖𝑠𝑜𝑡𝑒𝑟𝑚𝑎: ∆𝑈 = 0; 𝑄 = 2148,5 𝐽; 𝑊 = −2148,5 𝐽; ∆𝐻 = 0.
𝐸𝑥𝑝𝑎𝑛𝑠𝑖ó𝑛 𝑎𝑑𝑖𝑎𝑏á𝑡𝑖𝑐𝑎: 𝑄 = 0; ∆𝑈 = 𝑊 = −1164 𝐽; ∆𝐻 = −1629,5 𝐽.

2. TERMOQUÍMICA
𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑖𝑠𝑜𝑡𝑒𝑟𝑚𝑎: ∆𝑈 = 0; ∆𝐻 = 0; 𝑄 = −𝑊 = −1826,8 𝐽.
𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑎𝑑𝑖𝑎𝑏á𝑡𝑖𝑐𝑎: ∆𝑈 = 1164 𝐽; 𝑄 = 0; 𝑊 = 1164 𝐽; ∆𝐻 = 1629,5 𝐽.
𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜: ∆𝑈 𝐶𝐼𝐶𝐿𝑂 = 0 𝐽; ∆𝐻 𝐶𝐼𝐶𝐿𝑂 = 0 𝐽.
Comunidad Valenciana 2011
Demuestra que en un proceso adiabático de un gas perfecto se cumple:
𝐻2 − 𝐻1 =
𝛾
𝛾 − 1
· 𝑅 · 𝑇1 · [(
𝑃2
𝑃1
)
𝛾−1
𝛾
− 1]
Siendo 𝑇1 y 𝑃1 las condiciones iniciales y 𝑇2 y 𝑃2 las finales.
Galicia 2016
El platino se utiliza como catalizador en los automóviles modernos. En la catálisis, el
monóxido de carbono (∆𝐻𝑓
𝑜
= −110,5 𝑘𝐽 · 𝑚𝑜𝑙−1
, ∆𝐺𝑓
𝑜
= −137,3 𝑘𝐽 · 𝑚𝑜𝑙−1
)
reacciona con el oxígeno para dar dióxido de carbono (∆𝐻𝑓
𝑜
= −393,5 𝑘𝐽 ·
𝑚𝑜𝑙−1
, ∆𝐺𝑓
𝑜
= −394,4 𝑘𝐽 · 𝑚𝑜𝑙−1
). Determina si:
a) La reacción es espontánea a 25 ℃.
b) La reacción es endotérmica.
c) El valor de ∆𝑆 𝑜
para la reacción indicando si la entropía del sistema aumenta
o disminuye.
La reacción catalítica total es simple pero el mecanismo de reacción en fase
homogénea es complicado y con un gran número de pasos de reacción que son:
1. Adsorción de CO y adsorción/disociación de O2 (∆𝐻 = 259 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙⁄ 𝑑𝑒 𝐶𝑂 +
𝑂).
2. Energía de activación (105 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙⁄ 𝑑𝑒 𝐶𝑂 + 𝑂).
3. Formación/desorción de CO2 (∆𝐻 = 211 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑂2⁄ ).

3. TERMOQUÍMICA
Esta reacción de la oxidación de CO a CO2 catalizada por Pt se puede representar en
un diagrama de energía. Justifica a cuál de los representados en la figura
correspondería la respuesta correcta.
Solución: 𝑏) ∆𝐻𝑟
𝑜
= −283 𝑘𝐽; 𝑎) 𝑦 𝑐) ∆𝐺𝑟
𝑜
= −257,1 𝑘𝐽; ∆𝑆𝑟
𝑜
= −86,9 𝐽 𝐾⁄ .
Galicia 2017
Una disolución formada por 1,2 gramos de urea en 100 gramos de agua presenta
una presión de vapor a 100 ℃ de 757,3 mmHg, una temperatura de ebullición de
373,1 K y una temperatura normal de congelación de 272,6 K. Determina:
a) Masa molecular de la urea.
b) Calores molares de vaporización y de fusión del agua.
c) Temperatura a la que la disolución anterior presenta una presión de vapor
de 600 mmHg.
DATOS: 𝑇𝑒𝑏.,𝑎𝑔𝑢𝑎
𝑜
= 373 𝐾; 𝑇𝑓𝑢𝑠.,𝑎𝑔𝑢𝑎
𝑜
= 273 𝐾; 𝑀 𝑚 (𝑎𝑔𝑢𝑎) = 18 𝑢.
Solución: 𝑎) 𝑀 𝑚(𝑢𝑟𝑒𝑎) = 60,584 𝑔 𝑚𝑜𝑙; 𝑏) ∆𝐻𝑣𝑎𝑝 = 41178 𝐽 𝑚𝑜𝑙⁄ ; ∆𝐻𝑓𝑢𝑠 =⁄
5523 𝐽 𝑚𝑜𝑙⁄ ; 𝑐) 𝑇 = 379,8 𝐾.

4. TERMOQUÍMICA
Cantabria 2018
El calor de combustión del monóxido de carbono a presión constante y a 20 ℃ es -
67950 cal/mol. Calcula el calor de combustión a presión constante a 300 ℃,
sabiendo que los calores específicos molares a presión constante varían con la
temperatura según las ecuaciones:
𝐶 𝑃 (𝐶𝑂) = 6,5 + 0,0010 · 𝑇; 𝐶 𝑃 (𝑂2) = 6,5 + 0,0010 · 𝑇; 𝐶 𝑃 (𝐶𝑂2) = 7,0 +
+0,0071 · 𝑇 − 0,00000186 · 𝑇2
; 𝐶 𝑃 𝑒𝑛 𝑐𝑎𝑙 · 𝑚𝑜𝑙−1
(𝑠𝑖 𝑇 𝑒𝑛 𝑘𝑒𝑙𝑣𝑖𝑛)
Solución: ∆𝐻 (573 𝐾) = −68142 𝑐𝑎𝑙 𝑚𝑜𝑙⁄ .
Galicia 2018
Queremos enfriar una bebida que está a una temperatura de 33 ℃ y tiene una
densidad de 1,2 g/cm3. En un vaso aislante servimos 200 mL de la bebida y dos cubos
de hielo (cada uno de 25 g y a 0 ℃ de temperatura). Suponiendo que el calor
específico de la bebida tiene el mismo valor numérico que el del agua:
a) Determina la temperatura final de la bebida.
b) Si en lugar de dos cubos ponemos seis, ¿cuál será la temperatura final de la
bebida?
c) ¿Cuántos cubos, como mínimo, son necesarios para que la bebida esté a 0 ℃?
DATOS: Calor específico del agua y de la bebida: 𝑐 = 4180 𝐽 · 𝑘𝑔−1
· 𝐾−1
; Calor
latente de fusión del hielo, 𝐿 𝑓𝑢𝑠 = 333,4103 𝐽 · 𝑘𝑔−1
.
Solución: 𝑎) 𝑇𝐹𝐼𝑁𝐴𝐿 = 300,3 𝐾; 𝑏) 𝑇𝐹𝐼𝑁𝐴𝐿 = 293,3 𝐾; 𝑐) 3972 𝑐𝑢𝑏𝑖𝑡𝑜𝑠.

5. TERMOQUÍMICA
Galicia 2018
En la combustión de 1.000,0 miligramos de ácido tartárico (ácido 2,3-
dihidroxibutanodioico) sólido, a 25 ℃, con oxígeno puro en una bomba
calorimétrica a volumen constante, se desprenden 7.701,32 𝐽. La entalpía de
formación del 𝐶𝑂2 (𝑔)𝑒𝑠 − 393,5 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙⁄ y la del 𝐻2 𝑂 (𝑙) es −285,8 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙⁄ .
DATOS: Masas atómicas: C = 12,01115; O = 15,9994; H = 1,00797. Constante
universal de los gases ideales R es 8,3144 J·mol-1·K-1. Punto de congelación del agua
273,15 K.
a) Formula la ecuación química de la reacción de combustión.
b) Determina el calor de combustión del ácido tartárico a volumen constante.
c) Calcula la entalpía de formación del ácido tartárico.
d) Enuncia la fórmula desarrollada del ácido tartárico y razona los tipos de
isomería que presenta.
Solución: 𝑏) ∆𝑈 = −924,97 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙⁄ ; 𝑐) ∆𝐻𝑓, 𝐶4 𝐻8 𝑂4(𝑠)
𝑜
= −1792,23 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙⁄ .