Soluciones al examen

1.       Considerando el diagrama de energía que se muestra, para la reacción: A → B + C, contesta razonada y justificadamente a las siguientes  preguntas:

a) explicar el diagrama y todos los símbolos que aparecen en él.

b) ¿Cuál puede ser la causa de la diferencia entre la curva 1 (continua) y la 2 (discontinua)?

c) ¿Para cuál de las dos curvas la reacción transcurre a mayor velocidad?

d) ¿Qué les sucederá a la constante de velocidad de reacción si se aumenta la temperatura?

e) ¿La reacción es exotérmica o endotérmica?

Lo normal es considerar que el diagrama represente la variación de entalpía de una reacción (línea continua) con la variación con catalizador (línea discontinua)

La Ea representa la energía de activación de la reacción directa y de la inversa

En la línea 2 con catalizador la energía de activación es más pequeña por lo que la velocidad de reacción aumenta.

La temperatura aumenta la velocidad de las reacciones con lo que la constante de la velocidad aumenta.

La entalpía final es mayor que la inicial  con lo que la reacción absorbe calor, es decir es endotérmica.

2.  La entalpía de combustión del propano es -2000 kJ/mol.  Las entalpías de formación estándar del dióxido de carbono y del agua son respectivamente de -100 kJ y -280 kJ. Calcular:

C₃H₈  +  5 O₂  →  4H₂O  +  3 CO₂      ∆H = -2000 kJ/mol     x   -1

C  +  O₂  →  CO₂        ∆H = -100 kJ/mol                                 x   3

H₂  + 1/2 O₂  →  H₂O ∆H = -280 kJ/mol                               x  4

Entalpía de formación del propano.  3C  +  4 H₂  →   C₃ H₈       ∆H = 580 kJ/mol

b) Los Kg de carbón que serán necesarios quemar, siendo el rendimiento del 80%, para producir la misma cantidad de energía que la obtenida en la combustión de 1 Kg de propano.

1kg de propano = 22,72 moles    en energía  22,72 . 2000 =  45500 kJ

Pero con un rendimiento del 100% necesito   45500/20= 2272 g de C

Con un rendimiento de solo el 80% necesito  2840 g

DATOS: entalpía de combustión del carbón: -20 kJ/g.  Masa atómica del C:12 O:16 H:1.

3.  El gas propano es un combustible frecuente de fórmula C₃H_8.  Queremos conocer la entalpía de combustión del propano y para ello busco las entalpías de los enlaces C-C  347   436kJ/mol     O-H   460 kJ/mol   O=O   498,7 kJ/mol  

C=O  745 kJ/mol   y C-H  414 kJ/mol.

a)      Escriba la reacción de combustión del propano y calcule la variación de entalpía.

C₃H₈  +  5 O₂  →  4H₂O  +  3 CO₂     

Hay que dibujar las moléculas para ver los enlaces.

Necesito romper 2 enlaces C-C y 8 enlaces C-H. Se forman 8 enlaces O-H y 6 enlaces C=O

∆H= 2.347+8.414+ 5.498,7-6.745-8.460= -1650 kJ/mol

b)      Calcule la energía liberada en la combustión de 5  L de propano a 1,2 atm y 20ºC de temperatura.

Calculo los moles  n=p.V/RT = 0,27 moles  en energía  0,27.1650=442kJ

c)       ¿Qué volumen de gas dióxido de carbono medido a 30ºC y presión atmosférica se generará en tal combustión?.

Con 0,27 moles de propano se producen 0,27.3= 0,81 moles de dióxido    en  volumen:

V= nRT/p = 20L de dióxido de carbono.

4. Se ha medido la velocidad en la reacción A+2B→C a 25ºC, para lo que se han diseñado cuatro experimentos, obteniéndose como resultado la siguiente tabla de valores.

Experimento	[A0] mol/L	[B0] mol/L	V0 (mol/L.s)
1	0,1	0,1	5,5.10-6
2	0,2	0,1	2,2.10-5
3	0,1	0,3	1,65.10-5
4	0,1	0,6	3,3.10-5

Determine

1.       La ley de velocidad para la reacción. Órdenes parciales y orden total de la reacción

Observando las filas 1 y 2 podemos ver como al duplicar A, se multiplica por cuatro v.

A  debe estar elevado al cuadrado. Orden 2

Observando las filas 3 y 4 podemos ver como al duplicar B la velocidad se duplica

B debe estar elevado a 1. Orden 1

V= k . (A)².(B)   orden total 3

K= v/ . (A)².(B)   = 5,5 .10^-3 L²/mol².s

La velocidad de la reacción si la concentración de A es 0,2 mol/L y la de B 0,8 mol/L.

V= 5,5.10^-3 . 0,2² . 0,8 = 1,76.10^-4 mol/L.s

2.  La entalpía de combustión del propano es -2000 kJ/mol.  Las entalpías de formación estándar del dióxido de carbono y del agua son respectivamente de -100 kJ y -280 kJ. Calcular:

a) Entalpía de formación del propano.

b) Los Kg de carbón que serán necesarios quemar, siendo el rendimiento del 80%, para producir la misma cantidad de energía que la obtenida en la combustión de 1 Kg de propano.

DATOS: entalpía de combustión del carbón: -20 kJ/g.  Masa atómica del C:12 O:16 H:1.

3.  El gas propano es un combustible frecuente de fórmula C₃H_8.  Queremos conocer la entalpía de combustión del propano y para ello busco las entalpías de los enlaces C-C  347   436kJ/mol     O-H   460 kJ/mol   O=O   498,7 kJ/mol  

C=O  745 kJ/mol   y C-H  414 kJ/mol.

a) Escriba la reacción de combustión del propano y calcule la variación de entalpía.

b) Calcule la energía liberada en la combustión de 5  L de propano a 1,2 atm y 20ºC de temperatura.

c) ¿Qué volumen de gas dióxido de carbono medido a 30ºC y presión atmosférica se generará en tal combustión?.

4. Se ha medido la velocidad en la reacción A+2B→C a 25ºC, para lo que se han diseñado cuatro experimentos, obteniéndose como resultado la siguiente tabla de valores.

Experimento	[A0] mol/L	[B0] mol/L	V0 (mol/L.s)
1	0,1	0,1	5,5.10-6
2	0,2	0,1	2,2.10-5
3	0,1	0,3	1,65.10-5
4	0,1	0,6	3,3.10-5

Determine

1.       La ley de velocidad para la reacción. Órdenes parciales y orden total de la reacción

2.       Su constante de velocidad.(con unidades)

3.       La velocidad de la reacción si la concentración de A es 0,2 mol/L y la de B 0,8 mol/L.