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Resolución del Ejercicio de Termoquímica, de aplicación de la Ley de Hess para Química de Bachillerato

RESOLUCIÓN DEL EJERCICIO DE TERMOQUÍMICA, DE APLICACIÓN DE LA LEY DE HESS PARA QUÍMICA DE BACHILLERATO:

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EJERCICIO Q2BE1843:

Si cuando se forma 1,0 gramo de metanol (CH3OH) se desprenden 7,46 Kilojulios. Calcular:

a)Cuál será el valor de su entalpía de formación?

b)¿Cuál será la entalpía estandar de combustión del metanol utilizando la Ley de Hess?

Datos: Masas atómicas: C=12 u; O=16 u; H=1 u

Entalpías estándar de formación del CO2 (g) y del H2O (l) respectivamente: -393,8 kJ/mol y -285,8 kJ/mol

RESOLUCIÓN:

 

A)ENTALPÍA DE FORMACIÓN DEL METANOL:

La entalpía de formación del metanol será la energía asociada a la formación de un mol de metanol, nos dicen que cuando se forma 1 gramo se desprenden 7,46 kJ.

Por factores de conversión, teniendo en cuenta que la masa molecular del metanol es:

12+4+16=32 u

Negativa, ya que se desprenden; ΔH=-238,72 kJ/mol

B)ENTALPÍA DE COMBUSTIÓN DEL METANOL:

Necesitamos la entalpía asociada a la reacción de combustión del metanol, que como sabemos es la combustión de 1 mol de metanol y se produce en presencia de oxígeno obteniéndose anhídrido carbónico y agua (la presentamos ya ajustada):

CH3OH + 3/2 O CO2 + 2 H2O

Para lo que tenemos los datos:

Formación del CO2:

(1)    C + O CO2                                ΔH=-393,8 kJ/mol

Formación del H2O:

(2)    H2 + ½ O H2                  ΔH=285,8 kJ/mol

Y además, lo que calculamos en el apartado A), de la formación del Metanol:

(3)    C + 2 H2 + ½ O2  CH3OH     ΔH=-238,72 kJ/mol

Según la ley de Hess: “Si una reacción puede producirse en varias etapas, su variación de entalpía es igual a la suma de las entalpías de reacción de esas reacciones intermedias”.

Por ello, combinando las reacciones (1), (2) y (3), al obtener la de combustión del metanol, obtendremos la entalpía de la esa reacción.

Lo primero es notar que la reacción (3), debe estar cambiada de sentido, por lo que cambiará el signo de la entalpía.

Respecto a la reacción (2), debemos multiplicar por dos.

Dejando la reacción (1) igual, la (2) multiplicada por (2) y cambiando de sentido la reacción (3). Notar como estos cambios afectan a la entalpía de cada una en la misma medida:

C + O2       → CO2                                   ΔH=-393,8 kJ/mol

2 H2 + O 2 H2O                               ΔH=2·285,8 kJ/mol

CH3OH     C + 2 H2 + ½ O2                 ΔH=238,72 kJ/mol

Sumando nos queda:

C + O2  + 2 H2 + O2 + CH3OH → CO2 + 2 H2O + C + 2 H2 + ½ O2

Que efectivamente es la que nos pedían:

CH3OH + 3/2 O2  → CO2 + 2 H2O; con lo que la entalpía asociada es:

ΔH=-393,8+2·285,8+238,72= 416,52 kJ/mol

 

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