1. PRIMER PARCIAL DE FISICOQUIMICA (GRUPO 2A) - MODELO
SEMESTRE I/2020
Docente: M.Sc. Omar Arce García
Auxiliar: Univ. Aldo Ulloa Claure
1. 0,1 moles de etano gaseoso se quema en una bomba calorimétrica a 25°C liberando 40 Kcal de
calor, en cambio, cuando se queman en la misma bomba calorimétrica 0,2 moles de etanol líquido a
25°C, se liberan 70 Kcal. Con estos únicos datos, halle el calor de combustión a presión constante de
siguiente reacción:
C2H6(g) + ½ O2(g) → C2H5OH(l)
SOLUCIÓN: En una Bomba calorimétrica el calor de combustión es a volumen constante
C2H6(g) + 7/2 O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l)
Tenemos
∆𝑈𝐶 = −
40
0,1
= −400
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑚𝑜𝑙
∆𝐻𝐶 = ∆𝑈𝐶 + ∆𝑛𝑅𝑇
∆𝐻𝐶 = −400 + (−2,5) ∙ 1,987𝑥10−3
∙ 298
∆𝐻𝐶 = −401,4803
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑚𝑜𝑙
C2H5OH(l) + 3 O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l)
Tenemos
∆𝑈𝐶 = −
70
0,2
= −350
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑚𝑜𝑙
∆𝐻𝐶 = ∆𝑈𝐶 + ∆𝑛𝑅𝑇
∆𝐻𝐶 = −350 + (−1) ∙ 1,987𝑥10−3
∙ 298
∆𝐻𝐶 = −350,5921
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑚𝑜𝑙
donde
C2H6(g) + 7/2 O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) , ∆𝐻𝐶 = −401,4803
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑚𝑜𝑙
(x-1) C2H5OH(l) + 3 O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) , ∆𝐻𝐶 = −350,5921
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑚𝑜𝑙
𝐶2𝐻6(𝑔)
+ 1/2 𝑂2(𝑔)
→ 𝐶2𝐻5𝑂𝐻(𝐿)
Tenemos
∆𝐻𝐶 = −401,4803 + 350,5921 = −50,8882
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑚𝑜𝑙
2. 5 moles de gas ideal diatómico a 2 atm y 400 °C se somete a las siguientes transformaciones
reversibles:
I.- Expansión isotérmica hasta duplicar el volumen inicial
II.- Enfriamiento isocórico hasta 300 °C
III.- Compresión isotérmica hasta el volumen inicial
IV.- Calentamiento isocórico hasta las condiciones iniciales.
Calcular: ΔH, ΔS, W en cada etapa y para el ciclo.
SOLUCIÓN: Realizamos un diagrama P-V y calculamos
Etapa II. (Vctte)
∆𝐻 = 𝑛𝐶𝑃∆𝑇 = 5 ∙
7
2
∙ 8,314 ∙ (300 − 400)
∆𝐻 = −14549,5 (𝐽)
𝑊 = 0
∆𝑆 = 𝑛𝐶𝑉 ln
𝑇2
𝑇1
= 5 ∙
5
2
∙ 8,314 ∙ ln
573
673
∆𝑆 = −16,7173 (
𝐽
𝐾
)
Para el Ciclo
∆𝐻𝐶 = ∆𝑆𝐶 = 0
Etapa III. (Tctte)
∆𝐻 = 0
𝑊 = 𝑛𝑅𝑇 ln
𝑉2
𝑉1
= 5 ∙ 8,314 ∙ 573 ∙ ln
𝑉1
2𝑉1
= −16510,5 (𝐽)
∆𝑆 = 𝑛𝑅 ln
𝑉1
2𝑉1
= 5 ∙ 8,314 ∙ ln 0,5 = −28,8141 (
𝐽
𝐾
)
Etapa IV. (Vctte)
∆𝐻 = 𝑛𝐶𝑃∆𝑇 = 5 ∙
7
2
∙ 8,314 ∙ (400 − 300)
∆𝐻 = 14549,5 (𝐽)
𝑊 = 0
Etapa I. (Tctte)
∆𝐻 = 0
𝑊 = 𝑛𝑅𝑇 ln
𝑉2
𝑉1
= 5 ∙ 8,314 ∙ 673 ∙ ln
2𝑉1
𝑉1
= 19391,91 (𝐽)
∆𝑆 = 𝑛𝑅 ln
2𝑉1
𝑉1
= 5 ∙ 8,314 ∙ ln 2 = 28,8141 (
𝐽
𝐾
)

2. 𝑊𝐶 = 19391,91 − 16510,5 = 2881,41 (𝐽)
∆𝑆 = 𝑛𝐶𝑉 ln
𝑇2
𝑇1
= 5 ∙
5
2
∙ 8,314 ∙ ln
673
573
∆𝑆 = 16,7173 (
𝐽
𝐾
)
3. Cierto metal M se funde a 650°C con un calor de fusión de 5320 J/mol. La capacidades calorífica
de M solido es C̄p(s)/( J/mol K) = 18,13 + 0,01472T + 1,36x10⁵T¯². en cambio la del líquido es C̄p(l)/( J/
mol K) = 46,51 - 0,00501T. a) Calcule el H y ΔS para la transformación de 10 moles de M solido desde
25°C a M líquido a 800°C.
SOLUCIÓN: tenemos
Calculamos el ∆𝐻 de la transformación
∆𝐻1 = ∫ 𝐶𝑃(𝑆)𝑑𝑇
923
298
∆𝐻1 = 18,13(923 − 298) +
0,01472
2
(9232
− 2982) − 1,36x10⁵(
1
923
−
1
298
)
∆𝐻1 = 17256,88023 𝐽/𝑚𝑜𝑙
∆𝐻2 = 5320 𝐽/𝑚𝑜𝑙
∆𝐻3 = ∫ 𝐶𝑃(𝐿)𝑑𝑇
1073
923
∆𝐻3 = 46,51(1073 − 923) −
0,00501
2
(10732
− 9232)
∆𝐻3 = 6226,503 𝐽/𝑚𝑜𝑙
Donde
∆𝐻 = ∆𝐻1 + ∆𝐻2 + ∆𝐻3 = 10 ∙ (17256,88023 + 5320 + 6226,503)
∆𝐻 = 288033,8323(𝐽)
∆𝑆1 = ∫
𝐶𝑃(𝑆)
𝑇
𝑑𝑇
923
298
= 18,13 ln
923
298
+ 0,01472(923 − 298) −
1,36x105
2
(
1
9232 −
1
2982) = 30,3825
𝐽
𝑚𝑜𝑙 𝐾
∆𝑆2 =
5320
923
= 5,7638
𝐽
𝑚𝑜𝑙 𝐾
∆𝑆3 = ∫
𝐶𝑃(𝐿)
𝑇
𝑑𝑇
1073
923
= 46,51 ln
1073
923
− 0,00501(1073 − 923) = 6,2522
𝐽
𝑚𝑜𝑙 𝐾
Donde
∆𝑆 = ∆𝑆1 + ∆𝑆2 + ∆𝑆3 = 10 ∙ (30,3825 + 5,7638 + 6,2522)
∆𝐻 = 423,985 (
𝐽
𝐾
)
4. En una botella de Dewar (aislamiento adiabático) se agregan 80 g de hielo a - 15 º C a 500 g de
agua a 35 º C. Si Cagua = 4,814 J/g º C, Chielo = 2,09 J/g°C, y Qf = 334,4 J/g. A) Cual es el estado final del
sistema?, b) Halle S para la transformación
SOLUCIÓN:
a) hallamos el estado final del sistema, donde
𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 + 𝑄4 = 0
80 ∙ 2,09 ∙ (0 − (−15)) + 80 ∙ 334,4 + 80 ∙ 4,814 ∙ (𝑇𝑓 − 0) + 500 ∙ 4,814 ∙ (𝑇𝑓 − 35) = 0
𝑇𝑓 = 19,7 °𝐶 (𝑇𝑜𝑑𝑜 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑙𝑖𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜)
b) hallamos el ∆𝑆 para la trasformación
∆𝑆 = ∆𝑆1 + ∆𝑆2 + ∆𝑆3 + ∆𝑆4
∆𝑆 = 80 ∙ 2,09 ∙ ln
273
258
+
80 ∙ 334,4
273
+ 80 ∙ 4,814 ∙ ln
292,7
273
+ 500 ∙ 4,814 ∙ ln
292,7
308
∆𝑆 = 11,635 (
𝐽
𝐾
)