14.E: Termoquímica (Ejercicios)

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13.1: Energía, calor y trabajo

13.2: La Primera Ley de la Termodinámica

13.3: Moléculas como portadores y convertidores de energía

13.4: Termoquímica

13.5: Calorimetría

Q13.5.1

Después de pasar por combustión en un calorímetro de bomba una muestra desprende 5,435 cal. El calorímetro experimenta un incremento de 4.27°C en su temperatura. Con esta información, se determina la capacidad calorífica del calorímetro en kJ/°C.

Q13.5.2

Refiriéndose al ejemplo dado anteriormente sobre el calor de combustión, calcular el cambio de temperatura que se produciría en la combustión de 1.732 g\(C_{12}H_{22}O_{12}\) en un calorímetro de bomba que tenía la capacidad calorífica de 3.87 kJ/°C.

Q13.5.3

Dados los siguientes datos se calcula el calor de combustión en kJ/mol de xilosa,\(C_{5}H_{10}O_{5}\) (s), utilizado en un experimento de calorimetría de bomba: masa de\(C_{5}H_{10}O_{5}\) (s) = 1.250 g, capacidad calorífica del calorímetro = 4.728 kJ/°C, Temperatura Inicial del calorímetro = 24.37°C, Temperatura Final del calorímetro = 28.29°C.

Q13.5.4

Determinar la capacidad calorífica del calorímetro de bomba si 1.714 g de naftaleno,\(C_{10}H_{8}\) (s), experimenta un incremento de 8.44°C en la temperatura después de pasar por combustión. El calor de combustión del naftaleno es -5156 kJ/mol\(C_{10}H_{8}\).

Q13.5.5

¿Cuál es la capacidad calorífica del calorímetro de bomba si una muestra de 1.232 g de ácido benzoico hace que la temperatura aumente en 5.14°C? El calor de combustión del ácido benzoico es de -26.42 kJ/g.

S13.5.1

Utilice la ecuación 4 para calcular el calor de la capacidad:

\(q_{calorimeter} = \; heat \; capicity \; of \; calorimeter \; x \; \Delta{T}\)

5435 cal = capacidad calorífica del calorímetro x 4.27°C

Capacidad calorífica del calorímetro = (5435 cal/ 4.27°C) x (4.184 J/1 cal) x (1kJ/1000J) = 5.32 kJ/°C

S13.5.2

La temperatura debería aumentar ya que la calorimetría de bomba libera calor en una reacción de combustión exotérmica.

Cambio en Temp = (1.732 g\(C_{12}H_{22}O_{11}\)) x (1 mol\(C_{12}H_{22}O_{11}\) /342.3 g\(C_{12}H_{22}O_{11}\)) x (6.61 x 10³ kJ/ 1 mol\(C_{12}H_{22}O_{11}\)) x (1°C/3.87kJ) = 8.64°C

S13.5.3

[(Capacidad calorífica x Cambio de temperatura) /masa] = [((4.728 kJ/°C) x (28.29 °C — 24.37 °C)) /1.250 g] = 14.8 kJ/g xilosa

\(q_{rxn}\)= (-14.8 kJ/g xilosa) x (150.13 g xilosa/ 1 mol xilosa) = -2.22x10³ kJ/mol xilosa

S13.5.4

Capacidad calorífica = [(1.714 g\(C_{10}H_{8}\)) x (1 mol\(C_{10}H_{8}\) /128.2 g\(C_{10}H_{8}\)) x (5.156x10³ kJ/1 mol\(C_{10}H_{8}\))] /8.44°C = 8.17 kJ/ °C

S13.5.5

Capacidad calorífica = [(1.232 g ácido benzoico) x (26.42 kJ/1 g ácido benzoico)] /5.14°C = 6.31 kJ/ °C