Resolución de Problemas de Termoquímica, Estequiometría y Electroquímica

SEP. Parte A

1. Termoquímica: Entalpía de formación de la propanona

a) Las reacciones de combustión de la propanona y de formación del dióxido de carbono y agua líquida son:

• CH₃COCH₃ + 4 O₂ (g) → 3 CO₂ (g) + 3 H₂O (l); ΔHº_c = -1787,2 kJ · mol^-1
• C (s) + O₂ (g) → CO₂ (g); ΔHº_f = -393,5 kJ · mol^-1
• H₂ (g) + 1/2 O₂ (g) → H₂O (l); ΔHº_f = -285,8 kJ · mol^-1

b) Aplicando la ley de Hess a las reacciones anteriores con sus entalpías estándar incluidas, se obtiene la entalpía estándar de formación de la propanona:

• 3 CO₂ (g) + 3 H₂O (l) → CH₃COCH₃ + 4 O₂ (g); ΔHº_c = 1787,2 kJ · mol^-1
• 3 C (s) + 3 O₂ (g) → 3 CO₂ (g); ΔHº_f = -1180,5 kJ · mol^-1
• 3 H₂ (g) + 3/2 O₂ (g) → 3 H₂O (l); ΔHº_f = -857,4 kJ · mol^-1

Resultado: 3 C (s) + 3 H₂ (g) + 1/2 O₂ (g) → CH₃COCH₃; ΔHº_f = -250,7 kJ · mol^-1

c) La masa de propanona a quemar es:

3.500 kJ · (1 mol C₃H₆O / 1.787,2 kJ) · (58 g C₃H₆O / 1 mol C₃H₆O) = 113,59 g C₃H₆O

2. Estequiometría y pH: Neutralización ácido-base

a) La ecuación correspondiente a la reacción de neutralización es:

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

Al ser la estequiometría de la reacción 1:1, los moles de base son iguales a los moles de ácido. Moles de NaOH = moles de HCl: n = M · V = 0,1 mol/L · 0,582 L = 0,0582 moles.

b) Los 0,0582 moles de HCl diluido se encuentran disueltos en 0,5 L. La concentración molar de la disolución es: M = moles / V = 0,0582 moles / 0,5 L = 0,1164 M. Al ser un ácido fuerte, se encuentra totalmente ionizado, siendo el pH de la disolución: pH = -log [H₃O⁺] = -log 0,1164 = 0,934.

c) Los 0,0582 moles se encuentran disueltos en un volumen de 0,005 L. Operando igual que en el apartado anterior, se determina la concentración molar del ácido comercial: M = moles / V = 0,0582 moles / 0,005 L = 11,64 M.

3. Cuestiones teóricas de Electroquímica

Razona los siguientes enunciados:

• a) Falsa. El electrodo que se conecta al polo positivo de la fuente de corriente se denomina ánodo y en él se produce la oxidación.
• b) Falsa. La reacción redox que se produce en una electrólisis nunca es espontánea, pues se trata de descomponer, mediante una corriente eléctrica, un compuesto disuelto o fundido en sus elementos.