Ejercicio 4 - $NH_3$

$$\begin{aligned} n_{NH_3} &= {m_{NH_3}} \cdot \frac{ {\rm 1\ mol} }{ {\rm 17.031\ g} } \\ &= { 1.42 \times 10^{4} } \ \mathrm{g} \cdot \frac{ 1.0000 \ \mathrm{mol} }{ 17.0310 \ \mathrm{g} } \\ &= 833.7737 \ \mathrm{mol\ NH_3} \\ \end{aligned}$$

$$\begin{aligned} q_{NH_3} &= {n_{NH_3}} \cdot {\Delta_f H_{NH_3}} \\ &= 833.7737 \ \mathrm{mol\ NH_3} \cdot \left( -80.8000 \right) \ \mathrm{kJ/mol} \\ &= \left( -6.7369 \times 10^{4} \right) \ \mathrm{kJ} \\ \end{aligned}$$

Ejercicio 5 - H y Br

$$ \begin{array}{rclcl} H & \to &\frac{1}{2} H_2 && \frac{ \left( - 436.4000 \ \mathrm{} \right) }{ 2.0000 \ \mathrm{} }=\left( -218.2000 \right)\ kJ/mol\\[0.5em] Br & \to& \frac{1}{2} Br_2 && \frac{ \left( - 192.5000 \ \mathrm{} \right) }{ 2.0000 \ \mathrm{} }=\left( -96.2500 \right)\ kJ/mol\\[0.5em] H + Br & \to &HBr && \left( -218.2000 \right) \ \mathrm{} + \left( -96.2500 \right) \ \mathrm{}=\left( -314.4500 \right)\ kJ/mol\\ \end{array} $$

Ejercicio 6 - agua congelada

trabajo es igual a presión x cambio de volumen. Así que paso presión y volumen a las unidades del sistema internacional

$$\begin{aligned} \Delta V &= {V_{fin}} - {V_{ini}} \\ &= 0.0196 \ \mathrm{L} - 0.0180 \ \mathrm{L} \\ &= 0.0016 \ \mathrm{L} \\ \end{aligned}$$

$$\begin{aligned} \Delta V_L &= {\Delta V} \cdot \frac{ {\rm 1\ m^3} }{ {\rm 1000\ L} } \\ &= 0.0016 \ \mathrm{L} \cdot \frac{ 1.0000 \ \mathrm{m^3} }{ 1000.0000 \ \mathrm{L} } \\ &= { 1.6 \times 10^{-6} } \ \mathrm{m^3} \\ \end{aligned}$$

$$\begin{aligned} P_{pas} &= {P_{atm}} \cdot \frac{ {\rm 101325\ Pa} }{ {\rm 1\ atm} } \\ &= 1.0000 \ \mathrm{atm} \cdot \frac{ { 1.0132 \times 10^{5} } \ \mathrm{Pa} }{ 1.0000 \ \mathrm{atm} } \\ &= { 1.0132 \times 10^{5} } \ \mathrm{kg / m\ s^2} \\ \end{aligned}$$

y luego multiplico y ya

$$\begin{aligned} w &= {P_{pas}} \cdot {\Delta V_L} \\ &= { 1.0132 \times 10^{5} } \ \mathrm{kg / m\ s^2} \cdot { 1.6 \times 10^{-6} } \ \mathrm{m^3} \\ &= 0.1621 \ \mathrm{kg\ m^2/s^2} \\ \end{aligned}$$

$$w=0.1621\ J$$

Ejercicio 7 - dilución de ácido

verter agua sobre ácido concentrado es peligroso porque al disolverse tanto ácido en tan poca agua, la temperatura subirá mucho, y habrá salpicaduras del ácido, exponiendo al operario/a a un accidente.

Ejercicio 9 - combustión ac. acético

$$\rm C_2H_4O_2 + 2O_2 \to 2CO_2 + 2H_2O\quad\quad \Delta H = -817.7 kJ/mol $$

Ejercicio 10 - bomba calorimétrica

$$\begin{aligned} n_{\text{benceno}} &= {m_{\text{benceno}}} \cdot \frac{ {\rm 1\ mol} }{ {\rm 78.114\ g} } \\ &= 0.6330 \ \mathrm{g} \cdot \frac{ 1.0000 \ \mathrm{mol} }{ 78.1140 \ \mathrm{g} } \\ &= 0.0081 \ \mathrm{mol} \\ \end{aligned}$$

$$\begin{aligned} \Delta U &= \frac{ {q_\text{benceno}} }{ {n_{\text{benceno}}} } \\ &= \frac{ \left( -25.6400 \right) \ \mathrm{kJ} }{ 0.0081 \ \mathrm{mol} } \\ &= \left( -3164.0489 \right) \ \mathrm{kJ/mol} \\ \end{aligned}$$

Como para la bomba calorimétrica se tiene $\Delta H = \Delta U + (\Delta P)V=\Delta U +(\Delta n)RT$, calculamos el cambio de moles de sustancias gaseosas en la reacción, así que:

• balanceamos la reacción de combustión
• hacemos la resta de moles de gases

$$\rm 2C_6H_6 + 15O_2 \to 12CO_2 + 6H_2O $$

El benceno y el agua están líquidos así que sólo consideramos cambios en moles de $\rm O_2$ y $\rm CO_2$:

$$\begin{aligned} n_{O_2} &= {n_{\text{benceno}}} \cdot \frac{ {\rm 15\ \rm mol\ O_2} }{ {\rm 2\ \rm mol\ benceno} } \\ &= 0.0081 \ \mathrm{mol} \cdot \frac{ 15.0000 \ \mathrm{\rm mol\ O_2} }{ 2.0000 \ \mathrm{\rm mol\ benceno} } \\ &= 0.0608 \ \mathrm{mol\ O_2} \\ \end{aligned}$$

$$\begin{aligned} n_{CO_2} &= {n_{\text{benceno}}} \cdot \frac{ {\rm 12\ \rm mol\ CO_2} }{ {\rm 2\ \rm mol\ benceno} } \\ &= 0.0081 \ \mathrm{mol} \cdot \frac{ 12.0000 \ \mathrm{\rm mol\ CO_2} }{ 2.0000 \ \mathrm{\rm mol\ benceno} } \\ &= 0.0486 \ \mathrm{mol\ CO_2} \\ \end{aligned}$$

$$\begin{aligned} \Delta n &= {n_{CO_2}} - {n_{O_2}} \\ &= 0.0486 \ \mathrm{mol\ CO_2} - 0.0608 \ \mathrm{mol\ O_2} \\ &= \left( -0.0122 \right) \ \mathrm{mol} \\ \end{aligned}$$

ahora calculamos entalpía:

$$\begin{aligned} T_K &= {T_C} + {273.1} \\ &= 25.0000 \ \mathrm{°C} + 273.1500 \ \mathrm{} \\ &= 298.1500 \ \mathrm{K} \\ \end{aligned}$$

$$\begin{aligned} \Delta H_\text{total} &= {q_\text{benceno}} + {\Delta n} \cdot {R} \cdot {T_K} \cdot \frac{ {\rm 1\ kJ} }{ {\rm 1000\ J} } \\ &= \left( -25.6400 \right) \ \mathrm{kJ} + \left( -0.0122 \right) \ \mathrm{mol} \cdot 8.3145 \ \mathrm{J/mol\ K} \cdot 298.1500 \ \mathrm{K} \cdot \frac{ 1.0000 \ \mathrm{kJ} }{ 1000.0000 \ \mathrm{J} } \\ &= \left( -25.6701 \right) \ \mathrm{kJ} \\ \end{aligned}$$

$$\begin{aligned} \Delta H &= \frac{ {\Delta H_\text{total}} }{ {n_{\text{benceno}}} } \\ &= \frac{ \left( -25.6701 \right) \ \mathrm{kJ} }{ 0.0081 \ \mathrm{mol} } \\ &= \left( -3167.7673 \right) \ \mathrm{kJ/mol} \\ \end{aligned}$$

Ejercicio 11 - hidróxido de sodio

Asumiendo que la capacidad calorífica del calorímetro es cero, se tiene:

$$\begin{aligned} CE_{H_2O} &= {CE_{H_2O\ mol}} \cdot \frac{ {\rm 1\ mol} }{ {\rm 18.015\ g} } \\ &= 75.3850 \ \mathrm{J/mol\ °C} \cdot \frac{ 1.0000 \ \mathrm{mol} }{ 18.0150 \ \mathrm{g} } \\ &= 4.1846 \ \mathrm{J/g\ °C} \\ \end{aligned}$$

$$\begin{aligned} q_{H_2O} &= {CE_{H_2O}} \cdot \left({m_{H_2O}} + {m_{NaOH}}\right) \cdot \left({T_{fin}} - {T_{ini}}\right) \\ &= 4.1846 \ \mathrm{J/g\ °C} \cdot \left(100.0000 \ \mathrm{g} + 10.0348 \ \mathrm{g}\right) \cdot \left(47.4000 \ \mathrm{°C} - 23.6000 \ \mathrm{°C}\right) \\ &= { 1.0959 \times 10^{4} } \ \mathrm{J} \\ \end{aligned}$$

$$\begin{aligned} n_{NaOH} &= {m_{NaOH}} \cdot \frac{ {\rm 1\ mol\ NaOH} }{ {\rm 39.997\ g\ NaOH} } \\ &= 10.0348 \ \mathrm{g} \cdot \frac{ 1.0000 \ \mathrm{mol\ NaOH} }{ 39.9970 \ \mathrm{g\ NaOH} } \\ &= 0.2509 \ \mathrm{mol\ NaOH} \\ \end{aligned}$$

$$\begin{aligned} q_{NaOH} &= \left( - {q_{H_2O}} \right) \\ &= \left( - { 1.0959 \times 10^{4} } \ \mathrm{J} \right) \\ &= \left( -1.0959 \times 10^{4} \right) \ \mathrm{J} \\ \end{aligned}$$

$$\begin{aligned} \Delta H &= \frac{ {q_{NaOH}} }{ {n_{NaOH}} } \cdot \frac{ {\rm 1\ kJ} }{ {\rm 1000\ J} } \\ &= \frac{ \left( -1.0959 \times 10^{4} \right) \ \mathrm{J} }{ 0.2509 \ \mathrm{mol\ NaOH} } \cdot \frac{ 1.0000 \ \mathrm{kJ} }{ 1000.0000 \ \mathrm{J} } \\ &= \left( -43.6794 \right) \ \mathrm{kJ/mol} \\ \end{aligned}$$

Ejercicio 12 - entalpías de reacción

reacción deseada: $\rm C_2H_4 + 6F_2 \to 2CF_4 + 4HF$

$$ \begin{array}{rclcl} 2H_2 + 2F_2 & \to & 4HF && 2.0000 \ \mathrm{} \cdot \left( -537.0000 \right) \ \mathrm{kJ/mol}=\left( -1074.0000 \right)\ kJ/mol\\ C_2H_4 & \to & 2C + 2H_2 && \left( - 52.3000 \ \mathrm{kJ/mol} \right)=\left( -52.3000 \right)\ kJ/mol\\ 2C + 4F_2& \to & 2CF_4 && 2.0000 \ \mathrm{} \cdot \left( -680.0000 \right) \ \mathrm{kJ/mol}=\left( -1360.0000 \right)\ kJ/mol\\\hline 6F_2 + C_2H_4 & \to & 4HF + 2CF_4 && \left( -1074.0000 \right) \ \mathrm{} + \left( -52.3000 \right) \ \mathrm{} + \left( -1360.0000 \right) \ \mathrm{}=\left( -2486.3000 \right)\ kJ/mol\\ \end{array} $$