Post on 10-Jul-2015
Termodinámica
Termodinámica
-Generalidades de termodinámica.
- Conceptos de la ley cero de termodinámica:
calor, temperatura y equilibrio térmico.
- Ley cero de la termodinámica.
- Conceptos de la Primera Ley de Termodinámica:
trabajo, calor y energía interna.
-Primera Ley de la Termodinámica.
- Termoquímica. Entalpía:
estándar, función de estado, reacciones y enlace.
- Ley de Hess.
CONTENIDO
Generalidades
Generalidades
Es la ciencia del calor y la energía, y de las leyes que controlan la conversión del calor en energía mecánica,
eléctrica, entre otras.
Termodinámica
Se relaciona con las propiedades macroscópicas de los cuerpos, como temperatura, presión y volumen.
Generalidades
Es la parte de la química que estudia el intercambio energético de un sistema químico (reactivos y
productos) con el exterior.
Termoquímica
Generalidades
Es una porción bien definida del universo que utilizamos para su estudio.
Sistema
Generalidades
PAREDES
Generalidades
Tipos de paredes
Paredes diatérmicas.
Permiten intercambio de energía.
Sistema abierto.
Intercambia materia y energía.
Sistema cerrado.
No intercambia materia pero energía sí.
Paredes adiabáticas.
No permiten intercambio de energía.
Sistema aislado.
No intercambia materia ni energía.
Generalidades
Tipos de sistemas
Paredes diatérmicas.
Permiten intercambio de energía.
Sistema abierto.
Intercambia materia y energía.
Sistema cerrado.
No intercambia materia pero sí
energía.
Paredes adiabáticas.
No permiten intercambio de energía.
Sistema aislado.
No intercambia materia ni energía.
Generalidades
Descripción de las características del sistema.
Estado del sistema
Generalidades
Son propiedades del estado cuyo valor sólo depende del estado final respecto al inicial, y no del camino
recorrido.
Función de estado
Presión, temperatura, energía interna, entalpía.
Ley Cero de la Termodinámica
Ley cero de la termodinámica_Conceptos
El calor es energía en movimiento, de un objeto a otro, debido a una diferencia de temperatura.
Calor
Ley cero de la termodinámica_Conceptos
Es una medida de la energía cinética de las moléculas de un cuerpo (teoría cinética de los gases).
Temperatura
Ley cero de la termodinámica_Conceptos
Cuando dos cuerpos de distinta temperatura se ponen en contacto, el cuerpo de mayor temperatura cederá
parte de su energía al de menos temperatura, hasta que sus temperaturas se igualen.
Equilibrio térmico
Ley cero de la termodinámica_Conceptos
T1T2
CALOR
HASTA QUE THASTA QUE T 11=T=T 22
Ley cero de la termodinámica
Establece que si dos sistemas, A y B, están en equilibriotermodinámico, y B está a la vez en equilibrio con un
tercer sistema C, entonces A y C se encuentran también en equilibrio termodinámico.
Ley cero de la termodinámica
Primera Ley de Termodinámica
Primera ley de termodinámica_Conceptos
Es el flujo de energía entre dos cuerpos que se encuentran a diferente temperatura.
Calor
Primera ley de termodinámica_Conceptos
Trabajo mecánico es el producto de la fuerza neta por la distancia recorrida por esa misma fuerza.
La energía de un sistema cambia cuando realiza un trabajo a los alrededores o viceversa.
Trabajo
Primera ley de termodinámica_Conceptos
Trabajo de expansión.
Es el trabajo realizado por el sistema sobre el entorno.
Tipos de trabajo
Trabajo de compresión.
Trabajo realizado por el entorno sobre el sistema.
Lleva, por convención, con un signo negativo (-).
Lleva, por convención, un signo positivo (+).
Primera ley de termodinámica_Conceptos
SISTEMA SISTEMA
ALREDEDORES ALREDEDORES
∆VOLUMEN
∆PRESIÓN
COMPRESIÓN EXPANSIÓN
Primera ley de termodinámica_Conceptos
El calor y el trabajo son las dos formas generales en que cualquier sistema interactúa con sus alrededores:
• Recibiendo o ejerciendo un trabajo.
• A través de intercambio de calor.
Con base en estas ideas, se obtiene una expresión algebraica de la primera ley de termodinámica.
Primera ley de termodinámica_Conceptos
Primera ley de termodinámica_Conceptos
Unidades de energía
La unidad de energía para el SI es el Joule (J).
Los cambios energéticos en una reacción química suelen expresarse en unidades de calorías (cal); cantidad de
energía necesaria para elevar 1g de agua 1ºC.€
J=1kg⋅m2
s2
€
1cal=4.184J
Primera ley de termodinámica_Conceptos
Es la energía que un objeto posee en virtud de toda la energía cinética de sus átomos o moléculas.
Energía interna
Se representa con la letra U.
Está determinada por la propia naturaleza del sistema.
Primera ley de termodinámica_Conceptos
La variación de la energía interna de un sistema está dada por:
€
∆U=Ufinal−Uinicial
Primera ley de termodinámica_Conceptos
De acuerdo con la primera ley de la termodinámica, la variación de la energía interna (U) está dada por:
Cualquier trabajo o calor agregado al sistema se considera positivo, mientras que el calor o trabajo
ejercido hacia del sistema a los alrededores, lleva un signo negativo.
Primera ley de termodinámica
€
∆U=q+w
Primera ley de termodinámica_Conceptos
La energía que se gana o se pierde en un sistema, se equilibra con una compensación de pérdida o ganancia
por el resto del universo.
Primera ley de termodinámica_Conceptos
• El trabajo realizado cuando se comprime un gas en un cilindro es de 462J. Durante el proceso, hay una transferencia de calor de 128J del gas a los alrededores. Calcule el cambio de energía.
Ejemplos
a. Resuelve.
q= -128J
w= +462J
€
∆U=−128+462
€
∆U=+334J
€
∆U=q+w
Primera ley de termodinámica_Conceptos
2. Un gas se expande y realiza un trabajo sobre los alrededores igual a 325J. Al mismo tiempo absorbe 127J de los alrededores. Calcula el cambio de energía del gas.
Ejemplos
q= +127J
w= -325J
€
∆U=+127−325
€
∆U=−198J
€
∆U=q+w
EJERCICIOSEJERCICIOS
Primera ley de termodinámica_Conceptos
1. Un gas se expande realizando un trabajo de 450J sobre el ambiente al mismo tiempo que adsorbe 120J de los alrededores. Calcule U.∆
Ejercicios
a. Resuelve.
2. Se enfría un gas consumiendo 300J de trabajo y perdiendo 146J de calor. Calcule U.∆
3. A un gas en un cilindro se le añ aden 660J de calor y el gas se expande 140J de trabajo. Calcule U.∆
4. Un gas realiza 240J de trabajo sobre sus alrededores en su aumento de volumen y al mismo tiempo absorbe 160J de calor proveniente de las paredes del cilindro. Calcule U.∆
Da click sobre cada problema para ver su resolución.
5. Un sistema absorbe 50J de calor y tiene 20J de trabajo realizado sobre é l en un proceso particular. Calcule U.∆
SIGUIENTE SIGUIENTE TEMATEMA
Termoquímica: Entalpía
Entalpía
Es una función de estado que se define como:
Indica la cantidad de energía que se absorbe o desprende en una reacción química a presión constante.
Entalpía
€
∆H=∆U+P∆V
Entalpía_Estándar de formación
También conocida como calor de formación, se refiere a los cambios de entalpía que se necesitan para formar un mol de compuesto a partir de sus constituyentes
elementales.
Se representa con y se consideran todos los reactivos y productos en su forma más estable a 25ºC y
a 1atm de presión (condiciones estándar).
Entalpía estándar de formación
€
∆Ho
Entalpía_Estándar de formación
Sustancia
Entalpías estándar de formación
FórmulaAcetileno
Amoniaco
Benceno
Carbonato de calcio
Óxido de calcio
Dióxido de carbono
Monóxido de carbono
Diamante
Etano
Etanol
Etileno
Bromuro de hidrógeno
€
∆Ho(kJ/mol)
226.7
-46.19
49.04
-1207.1
-635.5
-393.5
-110.5
1.88
-84.64
-277.7
52.03
-36.23
C2H2(g)
NH3(g)
C6H6(l)
CaCO3(s)
CaO(s)
CO2(g)
CO(g)
C(s)
C2H6(g)
C2H5OH(l)
C2H4(g)
HBr(g)
Entalpía_Estándar de formación
Sustancia
Entalpías estándar de formación
FórmulaCloruro de hidrógeno
Fluoruro de hidrógeno
Yoduro de hidrógeno
Glucosa
Metano
Metanol
Cloruro de plata
Bicarbonato de sodio
Carbonato de sodio
Cloruro de sodio
Sacarosa
Agua
Vapor de agua
€
∆Ho(kJ/mol)
-92.30
-268.6
25.9
-1260
-74.85
-238.6
-127
-947.7
-1130.9
-411
-2221
-285.8
-241.8
HCl(g)
HF(g)
HI(g)
C6H12O 6(s)
CH 4(g)
CH3OH(l)
AgCl(s)
NaHCO 3(s)
Na2CO 3(s)
NaCl(s)
C12H22O11(s)
H2O(l)
H2O(g)
Entalpía_Función de estado
A partir de los valores de formación de algunos compuestos, se puede conocer los cambios de entalpía
para una reacción:
Entalpía función de estado
€
∆Ho = n∆Hº∑f(productos)− m∆Hº∑
f(reactivos)
Entalpía_Función de estado
Ejemplos
€
∆Horx= n∆Hº∑
f(productos)− m∆Hº∑
f(reactivos)
• C6H6(l)+15/2O2(g) 6CO2(g)+3H2O(l)
a. Calcula H∆ º para las siguientes reacciones.
€
∆Horx=6mol(∆Ho
fCO2)+3mol(∆HofCH2O(l))[ ]−1mol(∆Ho
fC6H6(l))+152mol(∆HofCO2(g))[ ]
€
∆Horx=6mol−393.5kJmol( )+3mol−285.8kJmol( )[ ]−99kJmol+
152mol10
kJmol( )[ ]
€
∆Horx=−3392.4kJmol
Entalpía_Función de estado
Ejemplos
€
∆Horx= n∆Hº∑
f(productos)− m∆Hº∑
f(reactivos)
€
∆Horx=1mol(∆Ho
fN2)+4mol(∆HofH2O)[ ]−1mol(∆Ho
fN2O)+4mol(∆HofH2)[ ]
€
∆Horx=0kJmol( )+4mol−241.84kJmol( )[ ]−9.66kJmol+4mol0
kJmol( )[ ]
€
∆Horx=−977.02kJmol
2. N2O(g) +4H2(g) N2(g)+4H2O(g)
EJERCICIOSEJERCICIOS
Entalpía_Función de estado
1. 2Mg(s) + O2(g) 2MgO(g)
Ejercicios
a. Calcula Hº para las siguientes reacciones.∆
Da click sobre cada reacción para ver su resolución.
2. 2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)
3. CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)
4. 2H2O(g) H2O(l)
5. C6H12O6(s)+6O2(g) 6CO2(g)+6H2O(l)
SIGUIENTE SIGUIENTE TEMATEMA
Entalpía_Reacción
Durante una reacción química existe un cambio en la entalpía del sistema al pasar de reactivos a productos.
Entalpía de reacción
€
∆Hºrx=∆H(productos)−∆H(reactantes)
Entalpía_Reacción
Proceso exotérmico: el sistema transfiere calor a sus alrededores y
la entalpía de los productos es menor que la de los reactivos.
Procesos exotérmicos y endotérmicos
€
+∆H€
−∆H
Proceso endotérmico: el calor es absorbido de los alrededores y la entalpía de los reactivos es menor
que los productos.
Entalpía_Reacción
Perfil de energía
REACCIÓN EXOTÉRMICA
REACCIÓN ENDOTÉRMICA
A + B + Energía C + DA + B C + D + Energía
∆H(-) ∆H(+)
Entalpía_Reacción
Para la reacción inversa de una reacción, es igual en magnitud pero de signo opuesto.
Entalpía de reacción inversa
€
∆Ho
Entalpía_Enlace
Es la energía necesaria para romper enlaces químicos. En una reacción se estima a través de:
Es decir, la energía requerida para romper los enlaces, menos la energía liberada por la formación de nuevos
enlaces.
Entalpía de enlace
∆Hr=∑(entalpía de enlaces rotos)-∑(entalpía de enlaces formados)
Entalpía_Enlace
Enlace
Entalpías de enlace promedio (enlaces sencillos)
Entalpía (kj/mol)C – H
C – C
C – N
C – O
C – F
C – Cl
C – Br
C – I
C – S
413
348
293
358
485
328
276
240
259
Enlace Entalpía (kj/mol)Si – H
Si – Si
Si – C
Si – O
323
226
301
368
Enlace Entalpía (kj/mol)N – H
N – N
N – O
N – F
N – Cl
N – Br
391
163
201
272
200
243
Entalpía_Enlace
Enlace
Entalpías de enlace promedio (enlaces sencillos)
Entalpía (kj/mol)H – H
H – F
H – Cl
H – Br
H – I
436
567
431
366
299
Enlace Entalpía (kj/mol)O – H
O – O
O – F
O – Cl
O – I
463
146
190
203
234
Enlace Entalpía (kj/mol)S –H
S – F
S – Cl
S – Br
S – S
339
327
253
218
266
Enlace Entalpía (kj/mol)Br – F
Br – Cl
Br – Br
237
218
193
Entalpía_Enlace
Enlace
Entalpías de enlace promedio (enlaces sencillos)
Entalpía (kj/mol)I –Cl
I – Br
I – I
208
175
151
Enlace Entalpía (kj/mol)Cl – F
Cl – Cl
253
242
Enlace Entalpía (kj/mol)F – F 155
Entalpía_Enlace
Enlace
Entalpías de enlace promedio (enlaces múltiples)
Entalpía (kj/mol)C = C
C ≡ C
C = N
C ≡ N
C= O
C ≡ O
614
839
615
891
799
1072
Enlace Entalpía (kj/mol)N = N
N ≡ N
418
941
Enlace Entalpía (kj/mol)O2 495
Enlace Entalpía (kj/mol)S = O
S ≡ S
523
418
Entalpía_Enlace
Ejemplos
1. NH2–NH2 + Cl–Cl 2NH2–Cl
H H H l l lH–N–N–H + Cl–Cl 2H–N–Cl
a. Calcula la entalpía de enlace de las siguientes reacciones.
€
∆Hr=163kJmol+242kJmol[ ]−2mol200kJmol( )[ ]
€
∆Hr=5kJmol
Enlaces rotos: 4N–H, N–N, Cl–Cl
Enlaces formados: 4N–H, 2N–Cl
Fórmula desarrollada (opcional).
Identificar enlaces. Los enlaces que aparezcan en ambos lados se eliminan.
Entalpía_Enlace
Ejemplos
2. H–C–N + 3H–H CH3–NH3
€
∆Hr=3mol436kJmol( )[ ]−2mol413kJmol( )+3mol391kJmol( )[ ]
€
∆Hr=−691kJmol
Enlaces rotos: H–C, C–N, 3H–H
Enlaces formados: 3C–H, C–N, 3N–H
EJERCICIOSEJERCICIOS
Entalpía_Enlace
2. NH2–NH2 + Cl–Cl 2H–NH–Cl
Ejercicios
1. H–S–CH2–CH2–S–H + 2H–Br Br–CH2–CH2–Br + 2H–S–H
a. Calcula la entalpía de enlace para las siguientes reacciones.
3. H–C≡C–H + 2H–H H–CH2–CH2–H
4. Cl–Cl + H–CH3 H–Cl + Cl–CH3
5. CH3–CH3 + 7/2O2 2O=C=O + 3H–O–H
Da click sobre cada reacción para ver su resolución.
Entalpía_Enlace
7. CH2=CH2 + H–O–O–H H–O–CH2–CH2–O–H
Ejercicios
6. NH2–NH2 N≡N + 2H–H
8. CH2=CH2 + H–C≡N H–CH2–CH2–C=N
9. 2NCl3 N≡N + 3Cl–Cl
10. C≡O + H–O–H H–H + O=C=O
Da click sobre cada reacción para ver su resolución.SIGUIENTE SIGUIENTE
TEMATEMA
Entalpía_Ley de Hess
Establece que si una reacción se lleva a cabo en una serie de etapas, la para la reacción debe ser igual
a la suma de los cambios de la entalpía para cada etapa particular.
Es muy útil para calcular los cambios en la energía que son difíciles de medir en forma directa.
Ley de Hess
€
∆Ho
Entalpía_Ley de Hess
La primera ley de termodinámica, en conjunto con la ley de Hess, establece que no se debe esperar obtener
más (o menos energía) de una reacción química cambiando el método a través del cual la reacción se
lleva a cabo.
Entalpía_Ley de Hess
Ejemplos
a. Calcula Hº de la reacci∆ ón a partir de las reacciones dadas.
2CO2(g)+H2O (l) C2H2(g)+5/2O2(g) H=∆ +1299.6kJ
2C(s)+2O2(g) 2CO2(g) H=-∆ 787kJ
H2(g)+1/2O2(g) H2O(l) H=-285.5kJ∆
2C (s)+H2(g) C2H2(g) H=+226.5kJ∆
1. 2C(s)+H2(g) C2H2(g) H=?∆
INV(C2H2(g)+5/2O2(g) 2CO2(g)+H2O(l) H=-1299.6kJ∆ )
2(C(s)+O2(g) CO2(g) H=-393.5kJ∆ )
H2(g)+1/2O2(g) H2O(l) H=-285.5kJ∆
1. 2C(s)+H2(g) C2H2(g) H=?∆
C2H2(g)+5/2O2(g) 2CO2(g)+H2O (l) H=-1299.6kJ∆
C(s)+O2(g) CO2(g) H=-393.5kJ∆
H2(g)+1/2O2(g) H2O(l) H=-285.5kJ∆
Entalpía_Ley de Hess
Ejemplos
2. S(s)+O2(g) SO2(g) H=?∆
1/2- INV(2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) H=-196.0kJ∆ )
1/2(2S(s)+3O2(g) 2SO3(g) H=-790.0kJ∆ )SO3(g) SO2(g)+1/2O2(g) H=∆ +98.0kJ
S(s)+3/2O2(g) SO3(g) H=-∆ 395.0 .0kJ
S (s)+O2(g) SO2(g) H=-297.0kJ∆
2. S(s)+O2(g) SO2(g) H=?∆
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) H=-196.0kJ∆
2S(s)+3O2(g) 2SO3(g) H=-790.0kJ∆
EJERCICIOSEJERCICIOS
Entalpía_Ley de Hess
Ejercicios
a. Calcula Hº de la reacci∆ ón a partir de las reacciones dadas.
Da click sobre cada reacción para ver su resolución.
• N2(g)+O2(g) 2NO(g) H=?∆
N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) H=+67.6kJ∆
NO(g)+1/2O2(g) NO2(g) H=-56.6kJ∆
• C(s)+1/2O2(g) CO(g) H=?∆
C(s)+O2(g) CO2(g) H=-393.5kJ∆
CO2(g) CO(g)+1/2O2(g) H=+283.0kJ∆
• C2H4(g)+6F2(g) 2CF4(g)+4HF(g) H=?∆
H2(g)+F2(g) 2HF(g) H=-537.0kJ∆
C(s)+2F2(g) CF4(g) H=-680.0kJ∆
2C(s)+2H2(g) C2H4(g) H=+52.3kJ∆
Entalpía_Ley de Hess
Ejercicios
Da click sobre cada reacción para ver su resolución.
4. CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=?∆
CH4(g) +2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) H=-802.0kJ∆
2H2O(g) 2H2O(l) H=-88.0kJ∆
5. C(grafito) C(diamante) H=?∆
C(grafito)+O2(g) CO2(g) H=-393.5kJ∆
C(diamante)+O2(g) CO2(g) H=-395.4kJ∆
6. NO(g)+ O(g) NO2(g) H=?∆
NO(g)+O3(g) NO2(g)+ O2(g) H=-198.9kJ∆
O3(g) 3/2O2(g) H=-142.3kJ∆
O2(g) 2O(g) H=+495.0kJ∆
Entalpía_Ley de Hess
Ejercicios
Da click sobre cada reacción para ver su resolución.
7. N2O(g)+NO2(g) 3NO(g) H=?∆
N2(g) +O2(g) 2NO(g) H=+180.0kJ∆
2NO(g) +O2(g) 2NO2(g) H=-113.1kJ∆
2N2O(g) 2N2(g)+O2(g) H=-163.2kJ∆
8. H(g)+Br(g) HBr(g) H=?∆
1/2H2(g)+1/2Br2(g) HBr(g) H=-36.0kJ∆
1/2H2(g) H(g) H=+218.0kJ∆
1/2Br2(g) Br(g) H=+112.0kJ∆
Resolución de ejercicios
Entalpía_Enlace_Ejercicios
Resolución
€
∆Hr=2mol259kJmol( )+2mol366kJmol( )[ ]−2mol276kJmol( )+2mol339kJmol( )[ ]
€
∆Hr=20kJmol
1. H–S–CH2–CH2–S–H + 2H–Br Br–CH2–CH2–Br + 2H–S–H
Enlaces rotos: 2H–S, 2C–S, 4C–H, C–C, 2H–Br
Enlaces formados: 2Br–C, 4C–H, C–C, 4S–H
REGRESAR A EJERCICIOS
Entalpía_Enlace_Ejercicios
Resolución
€
∆Hr=391kJmol+242kJmol[ ]−200kJmol[ ]
€
∆Hr=433kJmol
Enlaces rotos: 4N–H, N–N, Cl–Cl
Enlaces formados: 4N–H, N–Cl
2. NH2–NH2 + Cl–Cl 2H–NH–Cl
REGRESAR A EJERCICIOS
Entalpía_Enlace_Ejercicios
Resolución
€
∆Hr=839kJmol+2mol436kJmol( )[ ]−4mol413kJmol( )+348kJmol[ ]
€
∆Hr=−289kJmol
3. H–C≡C–H + 2H–H H–CH2–CH2–H
Enlaces rotos: 2C–H, C≡C, 2H–H
Enlaces formados: 6C–H, C–C
REGRESAR A EJERCICIOS
Entalpía_Enlace_Ejercicios
Resolución
€
∆Hr=242kJmol( )+413kJmol( )[ ]−431kJmol+328kJmol[ ]
€
∆Hr=−104kJmol
4. Cl–Cl + H–CH3 H–Cl + Cl–CH3
Enlaces rotos: Cl–Cl, 4C–H
Enlaces formados: H–Cl, Cl–C, 3C–H
REGRESAR A EJERCICIOS
Entalpía_Enlace_Ejercicios
Resolución
€
∆Hr=6mol413kJmol( )+348kJmol( )+72495kJmol( )[ ]−4mol799kJmol( )+6mol463kJmol( )[ ]
€
∆Hr=−1415.5kJmol
Enlaces rotos: 6C–H, C–C, 7/2O2
Enlaces formados:4O=C, 6H–O
5. CH3–CH3 + 7/2O2 2O=C=O + 3H–O–H
REGRESAR A EJERCICIOS
Entalpía_Enlace_Ejercicios
Resolución
€
∆Hr=4mol391kJmol( )+163kJmol( )[ ]−941kJmol+2mol436kJmol( )[ ]
€
∆Hr=−86kJmol
Enlaces rotos: 4N–H, N–N
Enlaces formados: N≡N, 2H≡H
6. NH2–NH2 N≡N + 2H–H
REGRESAR A EJERCICIOS
Entalpía_Enlace_Ejercicios
Resolución
€
∆Hr=614kJmol+146kJmol[ ]−2mol358kJmol( )+348kJmol[ ]
€
∆Hr=−304kJmol
Enlaces rotos: 4C–H, C=C, 2H–O, O–O
Enlaces formados: 2H–O, 2C–O, 4C–H, C–C
7. CH2=CH2 + H–O–O–H H–O–CH2–CH2–O–H
REGRESAR A EJERCICIOS
Entalpía_Enlace_Ejercicios
Resolución
Enlaces rotos: 5C–H, C=C, C≡N
Enlaces formados: 5C–H, 2C–C, C≡N
8. CH2=CH2 + H–C≡N H–CH2–CH2–C=N
REGRESAR A EJERCICIOS
€
∆Hr=614kJmol[ ]−2mol348kJmol( )[ ]
€
∆Hr=−82kJmol
Entalpía_Enlace_Ejercicios
Resolución
Enlaces rotos: 6N–Cl
Enlaces formados: N≡N, 3Cl–Cl
9. 2NCl3 N≡N + 3Cl–Cl
REGRESAR A EJERCICIOS
€
∆Hr=6mol200kJmol( )[ ]−941kJmol+3mol242kJmol( )[ ]
€
∆Hr=−467kJmol
Entalpía_Enlace_Ejercicios
Resolución
Enlaces rotos: C≡O, 2O–H
Enlaces formados: H–H, 2O=C
10. C≡O + H–O–H H–H + O=C=O
REGRESAR A EJERCICIOS
€
∆Hr=1072kJmol+2mol463kJmol( )[ ]−436kJmol+2mol799
kJmol( )[ ]
€
∆Hr=−63kJmol
Primera ley de termodinámica_Conceptos_Ejercicios
Resolución
1. Un gas se expande realizando un trabajo de 450J sobre el ambiente al mismo tiempo que adsorbe 120J de los alrededores. Calcule U.∆
q= +120J
w= -450J
€
∆U=−120+450
€
∆U=−330J
€
∆U=q+wREGRESAR A EJERCICIOS
Primera ley de termodinámica_Conceptos_Ejercicios
Resolución
2. Se enfría un gas consumiendo 300J de trabajo y perdiendo 146J de calor. Calcule U.∆
q= -146J
w= +300J
€
∆U=−146+300
€
∆U=154J
€
∆U=q+wREGRESAR A EJERCICIOS
Primera ley de termodinámica_Conceptos_Ejercicios
Resolución
3. A un gas en un cilindro se le añ aden 660 J de calor y el gas se expande 140J de trabajo. Calcule U.∆
q= +660J
w= -140J
140660−=∆UJU 520=∆
€
∆U=q+wREGRESAR A EJERCICIOS
Primera ley de termodinámica_Conceptos_Ejercicios
Resolución
4. Un gas realiza 240J de trabajo sobre sus alrededores en su aumento de volumen y al mismo tiempo absorbe 160J de calor proveniente de las paredes del cilindro. Calcule U.∆
q= +160J
w= -240J
€
∆U=160−240
€
∆U=−80J
€
∆U=q+wREGRESAR A EJERCICIOS
Primera ley de termodinámica_Conceptos_Ejercicios
Resolución
5. Un sistema absorbe 50J de calor y tiene 20J de trabajo realizado sobre é l en un proceso particular. Calcule U.∆
q= +50J
w= +20J
€
∆U=50+20
€
∆U=70J
€
∆U=q+wREGRESAR A EJERCICIOS
Entalpía_Función de estado_Ejercicios
Resolución
€
∆Horx= n∆Hº∑
f(productos)− m∆Hº∑
f(reactivos)
€
∆Horx=2mol−601.8kJmol( )[ ]−2mol0kJmol( )+0kJmol[ ]
€
∆Horx=−1203.6kJmol
REGRESAR A EJERCICIOS
1. 2Mg(s) + O2(g) 2MgO(g)
Entalpía_Función de estado_Ejercicios
Resolución
€
∆Horx= n∆Hº∑
f(productos)− m∆Hº∑
f(reactivos)
€
∆Horx=2mol0kJmol( )+0kJmol[ ]−2mol−285.8kJmol( )[ ]
€
∆Horx=−571.6kJmol
REGRESAR A EJERCICIOS
2. 2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)
Entalpía_Función de estado_Ejercicios
Resolución
€
∆Horx= n∆Hº∑
f(productos)− m∆Hº∑
f(reactivos)
€
∆Horx=−393.5kJmol( )+2mol−285.5kJmol( )[ ]−−784.8kJmol+0
kJmol[ ]
€
∆Horx=−965.1kJmol
REGRESAR A EJERCICIOS
3. CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)
Entalpía_Función de estado_Ejercicios
Resolución
€
∆Horx= n∆Hº∑
f(productos)− m∆Hº∑
f(reactivos)
€
∆Horx=−285.8kJmol[ ]−2mol−241.8kJmol( )[ ]
€
∆Horx=−769.4kJmol
REGRESAR A EJERCICIOS
4. 2H2O(g) H2O(l)
Entalpía_Función de estado_Ejercicios
Resolución
€
∆Horx= n∆Hº∑
f(productos)− m∆Hº∑
f(reactivos)
€
∆Horx=6mol−285.8kJmol( )+6mol−393.5kJmol( )[ ]−1273.2kJmol+6mol0kJmol( )[ ]
€
∆Horx=−626.82kJmol
REGRESAR A EJERCICIOS
5. C6H12O6(s)+6O2(g) 6CO2(g)+6H2O(l)
Entalpía_Ley de Hess_Ejercicios
• N2(g)+O2(g) 2NO(g) H=?∆
N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) H=+67.6kJ∆
2- INV(NO(g)+1/2O2(g) NO2(g) H=-56.6kJ∆ )
N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) H=+67.6kJ∆
2NO2(g) 2NO (g)+O2(g) H=∆ +113.2kJ
N2(g)+O2(g) 2NO (g) H=+180.8kJ∆
• N2(g)+O2(g) 2NO(g) H=?∆
N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) H=+67.6kJ∆
NO(g)+1/2O2(g) NO2(g) H=-56.6kJ∆
Resolución
REGRESAR A EJERCICIOS
Entalpía_Ley de Hess_Ejercicios
Resolución
REGRESAR A EJERCICIOS
C (s)+1/2O2(g) CO (g) H=-110.5kJ∆
• C(s)+1/2O2(g) CO(g) H=?∆
C(s)+O2(g) CO2(g) H=-393.5kJ∆
CO2(g) CO(g)+1/2O2(g) H=+283.0kJ∆
C(s)+O2(g) CO2(g) H=-393.5kJ∆
CO2(g) CO(g)+1/2O2(g) H=+283.0kJ∆
Entalpía_Ley de Hess_Ejercicios
2H2(g)+2F2(g) 4HF(g) H=-∆ 1074.0kJ
2C(s)+4F2(g) 2CF4(g) H=-∆ 1360.0kJ
C2H4(g) 2C (s)+2H2(g) H=∆ -52.3kJ
C2H4(g)+6F2(g) 2CF4(g)+4HF (g) H=-2486.3kJ∆
• C2H4(g)+6F2(g) 2CF4(g)+4HF(g) H=?∆
2(H2(g)+F2(g) 2HF(g) H=-537.0kJ∆ )
2(C(s)+2F2(g) CF4(g) H=-680.0kJ∆ )
INV(2C(s)+2H2(g) C2H4(g) H=+52.3kJ∆ )
Resolución
REGRESAR A EJERCICIOS
• C2H4(g)+6F2(g) 2CF4(g)+4HF(g) H=?∆
H2(g)+F2(g) 2HF(g) H=-537.0kJ∆
C(s)+2F2(g) CF4(g) H=-680.0kJ∆
2C(s)+2H2(g) C2H4(g) H=+52.3kJ∆
Entalpía_Ley de Hess_Ejercicios
CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O (l) H=-890.0kJ∆
Resolución
REGRESAR A EJERCICIOS
4. CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=?∆
CH4(g) +2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) H=-802.0kJ∆
2H2O(g) 2H2O(l) H=-88.0kJ∆
CH4(g) +2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) H=-802.0kJ∆
2H2O(g) 2H2O(l) H=-88.0kJ∆
Entalpía_Ley de Hess_Ejercicios
Resolución
REGRESAR A EJERCICIOS
C(grafito)+O2(g) CO2(g) H=-393.5kJ∆
CO2(g) C (diamante)+O2(g) H=∆ +395.4kJ
C (grafito) C (diamante)
H=1.9kJ∆
5. C(grafito) C(diamante) H=?∆
C(grafito)+O2(g) CO2(g) H=-393.5kJ∆
INV(C(diamante)+O2(g) CO2(g) H=-395.4kJ∆ )
5. C(grafito) C(diamante) H=?∆
C(grafito)+O2(g) CO2(g) H=-393.5kJ∆
C(diamante)+O2(g) CO2(g) H=-395.4kJ∆
Entalpía_Ley de Hess_Ejercicios
Resolución
REGRESAR A EJERCICIOS
NO (g)+ O (g) NO2(g) H=-304.1kJ∆
NO(g)+O3(g) NO2(g)+ O2(g) H=-198.9kJ∆
3/2O2(g) O3(g) H=∆ +142.3kJ
O (g) 1/2O2(g) H=∆ -247.5kJ
6. NO(g)+ O(g) NO2(g) H=?∆
NO(g)+O3(g) NO2(g)+ O2(g) H=-198.9kJ∆
INV(O3(g) 3/2O2(g) H=-142.3kJ∆ )
½- INV(O2(g) 2O(g) H=+495.0kJ∆ )
6. NO(g)+ O(g) NO2(g) H=?∆
NO(g)+O3(g) NO2(g)+ O2(g) H=-198.9kJ∆
O3(g) 3/2O2(g) H=-142.3kJ∆
O2(g) 2O(g) H=+495.0kJ∆
Entalpía_Ley de Hess_Ejercicios
Resolución
REGRESAR A EJERCICIOS
N2(g) +O2(g) 2NO(g) H=+180.0kJ∆
NO2(g) NO (g)+1/2O2(g) H=∆ +56.55kJ)
N2O(g) N2(g)+1/2O2(g) H=-∆ 81.6kJ)
N2O (g)+NO2(g) 3NO (g) H=+155.65kJ∆
7. N2O(g)+NO2(g) 3NO(g) H=?∆
N2(g) +O2(g) 2NO(g) H=+180.0kJ∆
½- INV(2NO(g) +O2(g) 2NO2(g) H=-113.1kJ∆ )
½(2N2O(g) 2N2(g)+O2(g) H=-163.2kJ∆ )
7. N2O(g)+NO2(g) 3NO(g) H=?∆
N2(g) +O2(g) 2NO(g) H=+180.0kJ∆
2NO(g) +O2(g) 2NO2(g) H=-113.1kJ∆
2N2O(g) 2N2(g)+O2(g) H=-163.2kJ∆
Entalpía_Ley de Hess_Ejercicios
Resolución
REGRESAR A EJERCICIOS
8. H(g)+Br(g) HBr(g) H=?∆
1/2H2(g)+1/2Br2(g) HBr(g) H=-36.0kJ∆
INV(1/2H2(g) H(g) H=+218.0kJ∆ )
INV(1/2Br2(g) Br(g) H=+112.0kJ∆ )
1/2H2(g)+1/2Br2(g) HBr(g) H=-36.0kJ∆
H (g) 1/2H2(g)
H=∆ -218.0kJ
Br(g) 1/2Br2(g) H=∆ -112.0kJ
8. H(g)+Br(g) HBr(g) H=?∆
1/2H2(g)+1/2Br2(g) HBr(g) H=-36.0kJ∆
1/2H2(g) H(g) H=+218.0kJ∆
1/2Br2(g) Br(g) H=+112.0kJ∆
H (g)+Br(g) HBr(g) H=-366.0kJ∆
Bibliografía
Bibliografía
Textos, tablas de valores termodinámicos (entalpías de formación y enlace), ejemplos y ejercicios obtenidos de:
Brown, T. y Lemay, E. “Química: La Ciencia Central”. México. Prentice Hall, 8º Edición.