Page 299 - Quimica - Undécima Edición

Preguntas y problemas 269

La ventaja principal de utilizar hidrógeno como com- 6.101 Calcule la entalpía estándar de formación del diamante,
bustible es que no contamina. Una gran desventaja es sabiendo que
que, al ser un gas, es más difícil de almacenar que los C ( grafito) 1 O 2 (g) ¡ CO 2 (g)
líquidos o sólidos. Calcule el volumen de hidrógeno
¢H° 52393.5 kJ/mol
gaseoso, a 258C y 1.00 atm, que se requiere para produ-
(
cir una cantidad de energía equivalente a la que se pro- C diamante) 1 O 2 (g) ¡ CO 2 (g)
¢H° 52395.4 kJ/mol
duce por la combustión de un galón de octano (C 8 H 18 ).
La densidad del octano es de 2.66 kg/gal y su entalpía 6.102 a) Para lograr una mayor efi ciencia, el congelador de un
estándar de formación es 2249.9 kJ/mol. refrigerador debe estar repleto de alimentos. ¿Cuál es la
base termoquímica de esta recomendación? b) Em-
6.93 Tanto el etanol (C 2 H 5 OH) como la gasolina (que se
supone está constituida en su totalidad por octano, pezando a la misma temperatura, el té y el café perma-
necen calientes durante más tiempo en un termo que una
C 8 H 18 ) se utilizan como combustibles para automóvi-
les. Si la gasolina se vende a 4.50 dólares/gal, ¿cuál sopa de pasta en caldo de pollo. Sugiera una explica-
ción.
debe ser el precio del etanol para proporcionar la mis-
ma cantidad de calor por dólar? La densidad y DH° f del 6.103 Calcule el cambio de entalpía estándar para el proceso
octano son 0.7025 g/mL y 2249.9 kJ/mol, y los del eta- de fermentación. (Vea el problema 3.72.)
nol son 0.7894 g/mL y 2277.0 kJ/mol, respectivamen- 6.104 Los esquiadores y la gente que realiza actividades a la
te. 1 gal 5 3.785 L. intemperie en climas fríos disponen de ciertos hornos
6.94 ¿Qué volumen de etano (C 2 H 6 ), medido a 23.0°C y 752 portátiles. La envoltura de papel del paquete, permea-
mmHg, se requiere para calentar 855 g de agua desde ble al aire, contiene una mezcla de hierro en polvo, clo-
25.0°C hasta 98.0°C? ruro de sodio y otros componentes, todo humedecido
con un poco de agua. La reacción exotérmica que pro-
6.95 Si la energía se conserva, ¿cómo es posible que se pre- duce el calor es muy común, es decir, la formación de
sente una crisis energética?
herrumbre a partir del hierro:
6.96 El calor de evaporación de un líquido (DH evap ) es la
4Fe(s) 1 3O 2 (g) ¡ 2Fe 2 O 3 (s)
energía que se requiere para evaporar 1.00 g del líquido
en su punto de ebullición. En un experimento, se colo- Cuando se retira la envoltura de plástico, las moléculas
caron 60.0 g de nitrógeno líquido (punto de ebullición de O 2 penetran a través del papel, provocando el inicio
de 21968C) en un vaso desechable de espuma de po- de la reacción. Un recipiente común contiene 250 g de
2
liestireno que contiene 2.00 3 10 g de agua a 55.38C. hierro para calentar las manos o los alimentos durante
Calcule el calor molar de evaporación del nitrógeno más de cuatro horas. ¿Cuánto calor (en kJ) se produce a
líquido si la temperatura fi nal del agua es de 41.08C. partir de esta reacción? (Sugerencia: Véanse los valores
6.97 Explique por qué se experimenta una sensación de de DH° f en el apéndice 3.)
enfriamiento cuando se frota etanol sobre la piel, 6.105 Una persona come 0.50 libras de queso (lo que repre-
sabiendo que senta una energía de 4 000 kJ). Suponga que no almace-
na energía en su cuerpo. ¿Qué masa de agua (en gramos)
C 2 H 5 OH(l) ¡ C 2 H 5 OH(g) ¢H° 5 42.2 kJ/mol es necesario que transpire para mantener su temperatu-
ra original? (Se necesitan 44.0 kJ para evaporar 1 mol
6.98 ¿Para cuáles de las siguientes reacciones DH° reac 5 de agua.)
DH° f ?
6.106 Se calcula que el volumen total del océano Pacífi co es
H ) a 2 (g) 1 S(rómbico) ¡ H 2 S(g) de 7.2 3 10 km . Una bomba atómica mediana produ-
3
8
C ) b (diamante) 1 O 2 (g) ¡ CO 2 (g) ce 1.0 3 10 J de energía al hacer explosión. Calcule el
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H ) c 2 (g) 1 CuO(s) ¡ H 2 O(l) 1 Cu(s) número de bombas atómicas que se necesitan para libe-
O ) d (g) 1 O 2 (g) ¡ O 3 (g) rar la cantidad sufi ciente de energía capaz de aumentar
6.99 Calcule el trabajo realizado (en joules) cuando se con- la temperatura del agua del océano Pacífi co en 18C.
gela 1.0 mol de agua a 0°C y 1.0 atm. Los volúmenes de 6.107 Una muestra de 19.2 g de hielo seco (dióxido de carbo-
un mol de agua y de hielo son 0.0180 L y 0.0196 L, no sólido) se deja sublimar (evaporar) en un aparato
respectivamente. como el que se muestra en la fi gura 6.5. Calcule el tra-
6.100 Una muestra de 0.020 moles de un gas inicialmente con bajo de expansión realizado en contra de una presión
un volumen de 0.050 L a 208C se expande a temperatu- externa constante de 0.995 atm y a una temperatura
ra constante hasta un volumen de 0.50 L. Calcule el constante de 228C. Suponga que el volumen inicial del
trabajo realizado (en joules) por el gas si se expande a) hielo seco es despreciable y que el CO 2 se comporta
contra el vacío y b) contra una presión constante de como un gas ideal.
0.20 atm. c) Si el gas del inciso b) se expande hasta que 6.108 La entalpía de combustión del ácido benzoico
su presión se iguala a la presión externa, ¿cuál será su (C 6 H 5 COOH) por lo general se utiliza como estándar
volumen fi nal al detenerse la expansión y cuál será el para la calibración de bombas calorimétricas a volumen
trabajo realizado? constante; su valor, determinado con exactitud, es de