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Termodinamica y cinetica quimica

Química

1 de 5
Termodinámica y cinética química
1. Calcula el calor de formación del acetileno (C2H2) conocidos los calores de
formación del agua líquida y del dióxido de carbono gaseoso, así como el calor de
combustión. Datos: Hº
f agua = -285,8 kJ / mol Hº
f (dióxido) = -393,13 kJ / mol
Hcomb etileno = -1300 kJ / mol
2. Para una reacción gaseosa del tipo AB + C se sabe que a 25ºC y 1 atm,
H = 200 KJ e  S= 80 J/ K. Razona si en estas condiciones la reacción será
endotérmica, y si será espontánea.
3. La entalpía y la energía libre de formación del dióxido de carbono a 298 K valen
respectivamente –393,5 kJ / mol y –394,4 kJ / mol. Escribe la reacción de formación
y razona sobre la veracidad de las siguientes afirmaciones:
a) Esta reacción requiere calor para que se forme el compuesto, ya que si no se
descompondrá espontáneamente en sus elementos.
b) En la formación de 44 g de dióxido se desprenderán 394,4 kJ. c) La reacción será
muy lenta porque ambos datos son muy parecidos.
4. Calcular la entalpía de formación del cloruro de amonio, sabiendo que a presión
constante. a) Un mol de amoniaco reacciona con otro mol de cloruro de hidrógeno
gas dando cloruro de amonio y liberando 176,1 kJ. b) Los calores de formación de
um mol de amoniaco y de un mol de cloruro de hidrógeno, a partir de sus elementos,
son respectivamente –45,6 y –91,2 kJ.
5. Del complejo activado podemos decir: a) Es poco estable y posee el máximo de
energía correspondiente al máximo de la gráfica de reacción.
c) Es cuando las moléculas reaccionantes no son ni reactivos ni productos, sino una
estructura intermedia
d) Es el resultado del choque entre varias moléculas, siempre y en cualquier caso, y
sean cuáles sean los reactivos.
e) Ninguna de las anteriores.
6. Di si son verdaderas o falsas las siguientes frases y corrige las falsas: a) Cuando G
es mayor de cero decimos que la reacción es endotérmica.
c) Todos los procesos espontáneos son reversibles.
d) Cuando un sólido funde, disminuye su entropía.
7. Calcula la variación de energía libre de Gibbs, en la combustión de un mol de
metano, a la temperatura de 300 K.
Datos : Entropías ( J/ mol.K) agua líquida= 69,80
dióxido de carbono= 213,8 metano= 186 oxígeno= 204,82
Entalpías de enlace en kJ / mol: C-H = 415 O-H = 460 O=O 494
O=C 730
8. Razone bajo que condiciones podrían ser espontáneos los procesos cuyas
variaciones correspondientes a sus términos entálpicos y entrópicos son los
siguientes: a) H  0 S 0 b) H 0 S 0 c) H  0 S 0
9. Di si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones y corrige las falsas:
c) Una reacción endotérmica nunca será espontánea.
d) Una reacción es espontánea si G 0.
e) La espontaneidad de una reacción nunca depende de la temperatura.
f) La temperatura afecta a la velocidad de reacción
g) La velocidad de reacción es mayor cuanto mayor sea la energía de activación.
10. Escribe y ajusta la reacción de formación del SO3. Calcula la relación que existe
entre: a) La velocidad de desaparición del azufre y la de aparición del trióxido de
azufre. b) La velocidad de desaparición del oxígeno y la de aparición del trióxido.
11. Calcula la variación de entalpía para la reacción:
CH4 (g) + 2 O2(g)  CO2(g) + 2 H2O (l)
Las entalpías de formación del metano, dióxido de carbono y del agua son
respectivamente –74,8 kJ /mol, -393,5 kJ /mol y –258,8 kJ /mol .
12. Para una reacción donde H= -400 kJ /mol y sabiendo que la energía de
activación es de 120 kJ /mol :
a) Dibuja el diagrama de energía/camino de reacción.
b) ¿Cuánto vale la energía de activación de la reacción inversa?
13. Discute el efecto de cambios de temperatura en las reacciones cuyas variaciones
de entalpía y entropía se dan a continuación:
a) H = 40,5 kJ S = 90J/K b) H = -250,4 kJ S= 30 J/K
c) H=103 kJ S= -14 J/K d) H = -19,2 kJ S= -60J/K
14. Factores que afectan a la velocidad de la reacción.
15. Calcular la entalpía de formación de 3 kg de metano, según la reacción:
C(s) + 2 H2 (g) = CH4(g) a partir de los siguientes datos:
Hf CO2(g) = -393,5 kJ/mol
Hf H2O(l) = -285,8 kJ/mol
CH4(g) + 2 O2(g) = CO2(g) + 2 H2O (l) H = -890,4 kJ
16. Para la reacción de formación del agua, según la ecuación:
H2(g) + ½ O2 = H2O(g)
se sabe que H = -241,8 kJ y S = -44,4 J/K ( a 298K y 1 atm). Calcular:
a) El valor de G de la reacción en dichas condiciones.
b) La temperatura a la cual G se anula (a la presión de 1 atm), suponiendo que
H y S no varían con la temperatura.
17. Di si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones. Escribe correctamente
las falsas:
a) El agua congelada tiene mayor entropía que el agua líquida.
b) Una reacción es espontánea si la variación de entalpía es menor de cero.
c) El calor intercambiado por un sistema con su entorno es igual a la variación de
entalpía del sistema cuando el volumen del sistema permanece constante.
d) La variación de energía libre de Gibbs, en un proceso en el que se mantiene
constante la temperatura, viene dada por : G = H – T.S
18. ¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son ciertas? Corrige las falsas.
a) Una reacción exotérmica es siempre espontánea.
b) Una reacción exotérmica es mas rápida que una endotérmica.
c) La constante de velocidad de una reacción, K :
 varía al cambiar la concentración de los reactivos.
 varía al cambiar la temperatura.
 depende de la naturaleza de los reactivos.
d) Una reacción no espontánea puede hacerse espontánea utilizando un catalizador
19. Escribe las reacciones de combustión del eteno, carbono e hidrógeno y la reacción
de formación del eteno. Los calores de combustión del eteno, carbono e hidrógeno
son, respectivamente, -1400, -400 y –290 KJ/mol. Calcula con estos datos el calor
de formación del eteno.
20. En una reacción donde Sº = 300J/mol K ¿Cuál debe ser el valor mínimo de Hº
para que sea espontánea a 25ºC?
21. La reacción de hidrogenación del eteno a etano es C2H4 + H2 = C2H6
Calcula el calor desprendido en la hidrogenación de 20 g de eteno.
Datos: Hf (etano) = -1500 kJ/mol Hf (eteno) = -1400 kJ/mol
22. Dibuja el diagrama de energía/camino de reacción para la reacción de combustión
del metano. Datos: Hc = -1000 KJ/mol
23. a) Determine la entalpía de reacción del siguiente proceso:
ZnO(s) + CO(g) = Zn(g) + CO2 (g) a partir de los siguientes datos: Entalpía
estándar de formación del ZnO (s)= -348 kJ /mol ; entalpía de vaporización del Zn
(s) = 133,76 kJ/mol , y entalpía de combustión del CO(g) = -284,24 kJ/mol.
b) Indique si el proceso es endotérmico o exotérmico.
c) ¿Se puede asegurar con los datos de que se dispone que el proceso será
espontáneo?
24. Dadas tres reacciones espontáneas cualquiera. Razone: a) ¿Cuál es el signo de G
para cada una de ellas? b) ¿Qué datos sería preciso conocer para saber si al
producirse las reacciones aumenta el grado de desorden y cuál de ellas transcurriría
a mayor velocidad?
25. A 25ºC los valores de Hº y Sº para una reacción, son 10,5 KJ y 30 J/K,
respectivamente. Indicar: a) Si la reacción será espontánea en estas condiciones, y
b) En caso negativo, determinar a partir de qué temperatura lo será.
26. Defina el concepto de velocidad de reacción.¿De qué factores depende?
27. Los calores de combustión estándar del carbono (s) y benceno (l) son,
respectivamente , -393,7 kJ/mol y – 3.267 kJ / mol, y el de formación del agua (l)
-285,9 kJ / mol. a) Calcular el calor de formación del benceno (l). b) ¿Cuántas
calorías se desprenden en la formación de 1 kg de benceno (l)?
28. Dibuje un diagrama energético para la evolución de una reacción exotérmica.
Muestre en este diagrama las energías de activación del proceso directo y del
proceso inverso. Muestre también cómo influiría la presencia de un catalizador y
cómo calcular el cambio energético neto en la reacción.
29. Para la reacción hipotética A + B = C + D en condiciones también hipotéticas, la
energía de activación es 32 kJ /mol. Para la reacción inversa, la energía de
activación es 58 kJ/mol. Razone si la reacción dada es exotérmica o endotérmica.
30. Di si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones y corrige las falsas:
a) Una reacción endotérmica nunca será espontánea.
b) Una reacción es exotérmica si G 0.
c) La espontaneidad de una reacción nunca depende de la temperatura.
d) La temperatura afecta a la velocidad de reacción
e) La velocidad de reacción es mayor cuanto mayor sea la energía de activación.
31. La energía de activación de la reacción directa sin catalizador es 250 kJ/mol y con
catalizador de 100 kJ/mol. Calcula: a) La energía de activación de la reacción
inversa con y sin catalizador.
b) La expresión de la velocidad de desaparición del metano y del oxígeno. ¿Qué
relación existe entre ellas?
32. Indique, justificando la respuesta, cuál o cuáles de las siguientes afirmaciones son
ciertas:
a) La entalpía de reacción depende de la velocidad de reacción.
b) No todas las colisiones que se producen entre las moléculas dan lugar a reacción.
c) Salvo casos excepcionales, todas las reacciones químicas transcurren en una sola
etapa.
d) En general, un aumento de la temperatura favorece la velocidad de las reacciones
químicas.
33. Calcule la variación de entalpía estándar de hidrogenación, a 25ºC, del acetileno
para formar etano según la reacción:
C2 H2 gas + 2 H2 gas → C2 H6 gas
a) A partir de las energías medias de enlace.
b) A partir de las entalpías estándar de formación, a 25 ºC.
Datos: Energías medias de enlace en kJ/mol: (C−H) = 415; (H−H) = 436;
(C−C) = 350; (C≡C) = 825.
ΔHºf [C2 H6 (g)] = −85 kJ/mol, ΔHºf [C2 H2 (g)] = 227 kJ/mol.
34. La reacción de la hidrogenación del buta-1,3-dieno para dar butano es:
C4H6(g) + 2 H2(g) = C4 H10 (g). Calcule la entalpía de la reacción a 25º C y en
condiciones estándar:
a) A partir de la entalpía de formación del agua y de las entalpías de combustión
del buta-1,3-dieno y del butano. B) A partir de las entalpías de enlace.
Datos: Entalpías de enlace (kJ / mol) : (C = C) = 612,9; (C – C) = 348,2;
(H – H ) = 436,4; (C – H) = 415,3
ΔHcomº [C4H6(g)] = –2540,2 kJ/mol; ΔHcomº [C4 H10 (g)] = –2877,6 kJ/mol;
ΔHfº [H 2 O (l)] = –285,6 kJ/mol
35. Calcula el calor de formación del etino conocido los calores de formación del agua
líquida y del dióxido de carbono gaseoso, así como el calor de combustión del
etino. Aplica la ley de Hess escribiendo todas las reacciones ajustadas.
Datos: ∆Hº (agua) = -285,8 Kj/mol ∆Hº (dióxido) = -393,13 Kj/mol
∆Hºcombustión (etino) = -1300 Kj/mol

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Termodinamica y cinetica quimica

  • 1. Termodinámica y cinética química 1. Calcula el calor de formación del acetileno (C2H2) conocidos los calores de formación del agua líquida y del dióxido de carbono gaseoso, así como el calor de combustión. Datos: Hº f agua = -285,8 kJ / mol Hº f (dióxido) = -393,13 kJ / mol Hcomb etileno = -1300 kJ / mol 2. Para una reacción gaseosa del tipo AB + C se sabe que a 25ºC y 1 atm, H = 200 KJ e  S= 80 J/ K. Razona si en estas condiciones la reacción será endotérmica, y si será espontánea. 3. La entalpía y la energía libre de formación del dióxido de carbono a 298 K valen respectivamente –393,5 kJ / mol y –394,4 kJ / mol. Escribe la reacción de formación y razona sobre la veracidad de las siguientes afirmaciones: a) Esta reacción requiere calor para que se forme el compuesto, ya que si no se descompondrá espontáneamente en sus elementos. b) En la formación de 44 g de dióxido se desprenderán 394,4 kJ. c) La reacción será muy lenta porque ambos datos son muy parecidos. 4. Calcular la entalpía de formación del cloruro de amonio, sabiendo que a presión constante. a) Un mol de amoniaco reacciona con otro mol de cloruro de hidrógeno gas dando cloruro de amonio y liberando 176,1 kJ. b) Los calores de formación de um mol de amoniaco y de un mol de cloruro de hidrógeno, a partir de sus elementos, son respectivamente –45,6 y –91,2 kJ. 5. Del complejo activado podemos decir: a) Es poco estable y posee el máximo de energía correspondiente al máximo de la gráfica de reacción. c) Es cuando las moléculas reaccionantes no son ni reactivos ni productos, sino una estructura intermedia d) Es el resultado del choque entre varias moléculas, siempre y en cualquier caso, y sean cuáles sean los reactivos. e) Ninguna de las anteriores. 6. Di si son verdaderas o falsas las siguientes frases y corrige las falsas: a) Cuando G es mayor de cero decimos que la reacción es endotérmica. c) Todos los procesos espontáneos son reversibles. d) Cuando un sólido funde, disminuye su entropía. 7. Calcula la variación de energía libre de Gibbs, en la combustión de un mol de metano, a la temperatura de 300 K. Datos : Entropías ( J/ mol.K) agua líquida= 69,80 dióxido de carbono= 213,8 metano= 186 oxígeno= 204,82 Entalpías de enlace en kJ / mol: C-H = 415 O-H = 460 O=O 494 O=C 730 8. Razone bajo que condiciones podrían ser espontáneos los procesos cuyas variaciones correspondientes a sus términos entálpicos y entrópicos son los siguientes: a) H  0 S 0 b) H 0 S 0 c) H  0 S 0
  • 2. 9. Di si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones y corrige las falsas: c) Una reacción endotérmica nunca será espontánea. d) Una reacción es espontánea si G 0. e) La espontaneidad de una reacción nunca depende de la temperatura. f) La temperatura afecta a la velocidad de reacción g) La velocidad de reacción es mayor cuanto mayor sea la energía de activación. 10. Escribe y ajusta la reacción de formación del SO3. Calcula la relación que existe entre: a) La velocidad de desaparición del azufre y la de aparición del trióxido de azufre. b) La velocidad de desaparición del oxígeno y la de aparición del trióxido. 11. Calcula la variación de entalpía para la reacción: CH4 (g) + 2 O2(g)  CO2(g) + 2 H2O (l) Las entalpías de formación del metano, dióxido de carbono y del agua son respectivamente –74,8 kJ /mol, -393,5 kJ /mol y –258,8 kJ /mol . 12. Para una reacción donde H= -400 kJ /mol y sabiendo que la energía de activación es de 120 kJ /mol : a) Dibuja el diagrama de energía/camino de reacción. b) ¿Cuánto vale la energía de activación de la reacción inversa? 13. Discute el efecto de cambios de temperatura en las reacciones cuyas variaciones de entalpía y entropía se dan a continuación: a) H = 40,5 kJ S = 90J/K b) H = -250,4 kJ S= 30 J/K c) H=103 kJ S= -14 J/K d) H = -19,2 kJ S= -60J/K 14. Factores que afectan a la velocidad de la reacción. 15. Calcular la entalpía de formación de 3 kg de metano, según la reacción: C(s) + 2 H2 (g) = CH4(g) a partir de los siguientes datos: Hf CO2(g) = -393,5 kJ/mol Hf H2O(l) = -285,8 kJ/mol CH4(g) + 2 O2(g) = CO2(g) + 2 H2O (l) H = -890,4 kJ 16. Para la reacción de formación del agua, según la ecuación: H2(g) + ½ O2 = H2O(g) se sabe que H = -241,8 kJ y S = -44,4 J/K ( a 298K y 1 atm). Calcular: a) El valor de G de la reacción en dichas condiciones. b) La temperatura a la cual G se anula (a la presión de 1 atm), suponiendo que H y S no varían con la temperatura. 17. Di si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones. Escribe correctamente las falsas: a) El agua congelada tiene mayor entropía que el agua líquida. b) Una reacción es espontánea si la variación de entalpía es menor de cero. c) El calor intercambiado por un sistema con su entorno es igual a la variación de entalpía del sistema cuando el volumen del sistema permanece constante.
  • 3. d) La variación de energía libre de Gibbs, en un proceso en el que se mantiene constante la temperatura, viene dada por : G = H – T.S 18. ¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son ciertas? Corrige las falsas. a) Una reacción exotérmica es siempre espontánea. b) Una reacción exotérmica es mas rápida que una endotérmica. c) La constante de velocidad de una reacción, K :  varía al cambiar la concentración de los reactivos.  varía al cambiar la temperatura.  depende de la naturaleza de los reactivos. d) Una reacción no espontánea puede hacerse espontánea utilizando un catalizador 19. Escribe las reacciones de combustión del eteno, carbono e hidrógeno y la reacción de formación del eteno. Los calores de combustión del eteno, carbono e hidrógeno son, respectivamente, -1400, -400 y –290 KJ/mol. Calcula con estos datos el calor de formación del eteno. 20. En una reacción donde Sº = 300J/mol K ¿Cuál debe ser el valor mínimo de Hº para que sea espontánea a 25ºC? 21. La reacción de hidrogenación del eteno a etano es C2H4 + H2 = C2H6 Calcula el calor desprendido en la hidrogenación de 20 g de eteno. Datos: Hf (etano) = -1500 kJ/mol Hf (eteno) = -1400 kJ/mol 22. Dibuja el diagrama de energía/camino de reacción para la reacción de combustión del metano. Datos: Hc = -1000 KJ/mol 23. a) Determine la entalpía de reacción del siguiente proceso: ZnO(s) + CO(g) = Zn(g) + CO2 (g) a partir de los siguientes datos: Entalpía estándar de formación del ZnO (s)= -348 kJ /mol ; entalpía de vaporización del Zn (s) = 133,76 kJ/mol , y entalpía de combustión del CO(g) = -284,24 kJ/mol. b) Indique si el proceso es endotérmico o exotérmico. c) ¿Se puede asegurar con los datos de que se dispone que el proceso será espontáneo? 24. Dadas tres reacciones espontáneas cualquiera. Razone: a) ¿Cuál es el signo de G para cada una de ellas? b) ¿Qué datos sería preciso conocer para saber si al producirse las reacciones aumenta el grado de desorden y cuál de ellas transcurriría a mayor velocidad? 25. A 25ºC los valores de Hº y Sº para una reacción, son 10,5 KJ y 30 J/K, respectivamente. Indicar: a) Si la reacción será espontánea en estas condiciones, y b) En caso negativo, determinar a partir de qué temperatura lo será. 26. Defina el concepto de velocidad de reacción.¿De qué factores depende? 27. Los calores de combustión estándar del carbono (s) y benceno (l) son, respectivamente , -393,7 kJ/mol y – 3.267 kJ / mol, y el de formación del agua (l) -285,9 kJ / mol. a) Calcular el calor de formación del benceno (l). b) ¿Cuántas calorías se desprenden en la formación de 1 kg de benceno (l)?
  • 4. 28. Dibuje un diagrama energético para la evolución de una reacción exotérmica. Muestre en este diagrama las energías de activación del proceso directo y del proceso inverso. Muestre también cómo influiría la presencia de un catalizador y cómo calcular el cambio energético neto en la reacción. 29. Para la reacción hipotética A + B = C + D en condiciones también hipotéticas, la energía de activación es 32 kJ /mol. Para la reacción inversa, la energía de activación es 58 kJ/mol. Razone si la reacción dada es exotérmica o endotérmica. 30. Di si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones y corrige las falsas: a) Una reacción endotérmica nunca será espontánea. b) Una reacción es exotérmica si G 0. c) La espontaneidad de una reacción nunca depende de la temperatura. d) La temperatura afecta a la velocidad de reacción e) La velocidad de reacción es mayor cuanto mayor sea la energía de activación. 31. La energía de activación de la reacción directa sin catalizador es 250 kJ/mol y con catalizador de 100 kJ/mol. Calcula: a) La energía de activación de la reacción inversa con y sin catalizador. b) La expresión de la velocidad de desaparición del metano y del oxígeno. ¿Qué relación existe entre ellas? 32. Indique, justificando la respuesta, cuál o cuáles de las siguientes afirmaciones son ciertas: a) La entalpía de reacción depende de la velocidad de reacción. b) No todas las colisiones que se producen entre las moléculas dan lugar a reacción. c) Salvo casos excepcionales, todas las reacciones químicas transcurren en una sola etapa. d) En general, un aumento de la temperatura favorece la velocidad de las reacciones químicas. 33. Calcule la variación de entalpía estándar de hidrogenación, a 25ºC, del acetileno para formar etano según la reacción: C2 H2 gas + 2 H2 gas → C2 H6 gas a) A partir de las energías medias de enlace. b) A partir de las entalpías estándar de formación, a 25 ºC. Datos: Energías medias de enlace en kJ/mol: (C−H) = 415; (H−H) = 436; (C−C) = 350; (C≡C) = 825. ΔHºf [C2 H6 (g)] = −85 kJ/mol, ΔHºf [C2 H2 (g)] = 227 kJ/mol. 34. La reacción de la hidrogenación del buta-1,3-dieno para dar butano es: C4H6(g) + 2 H2(g) = C4 H10 (g). Calcule la entalpía de la reacción a 25º C y en condiciones estándar: a) A partir de la entalpía de formación del agua y de las entalpías de combustión del buta-1,3-dieno y del butano. B) A partir de las entalpías de enlace. Datos: Entalpías de enlace (kJ / mol) : (C = C) = 612,9; (C – C) = 348,2; (H – H ) = 436,4; (C – H) = 415,3 ΔHcomº [C4H6(g)] = –2540,2 kJ/mol; ΔHcomº [C4 H10 (g)] = –2877,6 kJ/mol; ΔHfº [H 2 O (l)] = –285,6 kJ/mol
  • 5. 35. Calcula el calor de formación del etino conocido los calores de formación del agua líquida y del dióxido de carbono gaseoso, así como el calor de combustión del etino. Aplica la ley de Hess escribiendo todas las reacciones ajustadas. Datos: ∆Hº (agua) = -285,8 Kj/mol ∆Hº (dióxido) = -393,13 Kj/mol ∆Hºcombustión (etino) = -1300 Kj/mol