El documento presenta tres problemas de termoquímica. El primero pide calcular la entalpía de formación del propano a partir de las entalpías de formación del CO2, H2O y la entalpía de combustión del propano. El segundo pide calcular la cantidad de calor necesaria para descomponer la caliza en óxido de calcio y dióxido de carbono, y la masa de butano necesaria para proveer esa cantidad de calor. El tercero pide calcular la entalpía de formación del benceno a partir de las ental
ACERTIJO DE CARRERA OLÍMPICA DE SUMA DE LABERINTOS. Por JAVIER SOLIS NOYOLAJAVIER SOLIS NOYOLA
El Mtro. JAVIER SOLIS NOYOLA, crea y desarrolla ACERTIJO: «CARRERA OLÍMPICA DE SUMA DE LABERINTOS». Esta actividad de aprendizaje lúdico que implica de cálculo aritmético y motricidad fina, promueve los pensamientos lógico y creativo; ya que contempla procesos mentales de: PERCEPCIÓN, ATENCIÓN, MEMORIA, IMAGINACIÓN, PERSPICACIA, LÓGICA LINGUISTICA, VISO-ESPACIAL, INFERENCIA, ETCÉTERA. Didácticamente, es una actividad de aprendizaje transversal que integra áreas de: Matemáticas, Neurociencias, Arte, Lenguaje y comunicación, etcétera.
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2. TQM - 8 UPV – Junio 2010
Se sabe que las entalpías de formación estándar del CO2 y del H2O son,
respectivamente, -94’0 kcal/mol y -68’3 kcal/mol. La entalpía de combustión del
gas propano es -526’3 kcal/mol. Calcular razonadamente:
a) La entalpía de formación del propano.
b) El número de kilogramos de carbón que serían necesarios para producir la
misma cantidad de energía que la liberada por la combustión de 1 kg de
propano, si el calor de combustión del carbón se aprovecha con un
rendimiento del 59’8 %.
DATOS: Entalpía de combustión del carbón = -5000 cal/g ; 1 julio = 0’24 cal.
Masas atómicas: C = 12 ; O = 16 ; H = 1
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5. TQM - 9 UPV – Junio 2011
Se sabe que el calor de formación del carbonato de calcio, del óxido de calcio y
del dióxido de carbono son, respectivamente: -289 ; -152 y -94 Kcal.mol-1. Se
desea que calcules razonadamente:
a) La cantidad de calor que hay que suministrar a 1 tonelada de piedra caliza
que tiene 80 % en peso de carbonato de calcio para descomponerlo en
óxido de calcio y dióxido de carbono, si la instalación opera con un
redimiento del 65 %
b) Si la cantidad de calor necesria para descomponer 1 tonelada de la caliza
con el 80 % en peso de carbonato de calcio se obtiene a partir de la
combustión de butano. ¿Cuál sería la masa (en g) de butano necesaria?
c) Dibuja un diagrama energético (energía vs. avance de la reacción) para una
reacción endotérmica, mostrando las energías de activación para la reacción
directa e inversa.
DATOS: masas atómicas: C = 12 ; O = 16 ; Ca = 40
Calor de combustión del butano = -686 kcal.mol-1.
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8. TQM - 10
Se dan los siguientes calores de combustión a 289oK
C (grafito) + O2 (g) CO2 (g) ΔH = -94’05 Kcal
H2 (g) + ½ O2 (g) H2O (l) ΔH = -68’32 Kcal
C6H6 (l) + 15/2 O2 (g) 3 H2O + 6 CO2 ΔH = -781 Kcal
Calcular el calor de formación del benceno.
Notas del editor
PISTAS: el apartado (a) essencillo. Bastaaplicar el procedimiento delcálculo de la entalpía de unareacción a partir de lasentalpías de formación de lassustanciasqueintervienen (recuerdaquelasentalpías de formación de los elementos en suestado natural es cero)(b): con el resultado del apartado (a) tendrásquebuscar la cantidad de carbónque produce esamismacantidad de calor al quemarse. Recuerdaque el carbónes C(s).La cuestión del rendimiento: dado que el procesoesmenoseficientequesi el rendimientofuese el 100 %, tendráquehabermáscantidadque la calculadateóricamente. (piensasiparaobtenerunacantidad mayor que la teóricatendrásquemultiplicar o dividir entre el rendimiento, 0’598)
Esperoqueteacuerdesque 1 Ton son 1000 kg. (a): que no teespanten los dos procentajes. El primero se aplica a la tonelada de calizapara saber realmentecuantosgramos hay de carbonato de calcio (menos, porsupuesto) y el otro, el rendimiento, indicaque hay quesuministrarmáscalorque el teórico.(b): unavezmás, lo calculado en el apartado (a) es el punto de partida. A partir del calor de combustión del butanotendrásquecalcularquemasa de ese gas produciría la cantidad de calornecesaria (aborbida) parasatisfacer el apartado (a).(c) Este apartadoesunasorpresayaqueteexigetenerdisponiblesconocimientosteóricos.
Es el típicoejercicio de la ley de Hess. La metodologíaesfácil:(i): Se escribe la reaccióncuyocalorqueremoscalcular.(ii): Escribimoslasecuacionestermoquímicascuyaentalpíaconocemos.(iii): a partir de estasúltimas se estudia el coeficientepor el que hay quemultiplicarlosparaquesumadas se puedaobtener la reacciónproblema. El sistemaesver el coeficiente y siestá en productos o en reactivosquetienecadacompuesto en la reacciónproblema y multiplicarpordichocoeficiente. Si están en ladosopuestos (porejemplo en la reacciónproblemaestácomoproducto y en la dada comoreactivo, el coeficientetendrásignonegativo)(iv): recomiendoescribirtodo el procesoparacomprobarque de verdad se obtiene la reacciónproblema con los coeficientededucidos.