Exámenes de termoquímica para 1º de bachillerato

La termoquímica es una rama fundamental de la química que estudia las interacciones energéticas en las reacciones químicas. Comprender la variación de energía en estas reacciones, especialmente en términos de entalpía, es crucial para el análisis y la predicción de comportamientos químicos. En este artículo, exploraremos ejercicios prácticos que ayudarán a los estudiantes de 1º de Bachillerato a dominar los conceptos de calor, entalpía y reacciones químicas.

Ejercicios prácticos de termoquímica para 1º de bachillerato

Los ejercicios de termoquímica no solo son esenciales para el aprendizaje académico, sino que también permiten a los estudiantes aplicar los conceptos teóricos en situaciones prácticas. A continuación, se presentan varios ejercicios que abordan diferentes aspectos de la termoquímica, desde la descomposición de compuestos hasta la variación de entalpía en reacciones específicas.

Ejercicio sobre descomposición del óxido de mercurio

A partir de la siguiente ecuación termoquímica:

2 HgO (s) → 2 Hg (l) + O₂ (g) ΔH_R= + 181,6 kJ

Se presentan las siguientes preguntas:

1. Calcular el calor necesario para descomponer 50 g de HgO. Para resolver este ejercicio, se deben seguir estos pasos:
• Calcular los moles de HgO en 50 g usando la masa molar (200,6 g/mol para Hg y 16 g/mol para O).
• Utilizar la relación de la reacción para determinar el calor liberado o absorbido.
2. Determinar el volumen de oxígeno producido al suministrar 418 kJ al óxido de mercurio. Aquí, se debe aplicar la ley de los gases ideales y considerar las condiciones estándar (25°C y 1 atm).

Datos: Masas atómicas: Hg = 200,6 g/mol; O = 16 g/mol. Ver solución

Calculo de la variación de entalpía

En la reacción del carburo cálcico con agua:

CaC₂ (s) + H₂O (l) → Ca(OH)₂ (s) + C₂H₂ (g).

Se requiere:

1. Calcular la variación de entalpía estándar. Para esto, se utilizan los valores de formación estándar de cada componente:
• ΔHºf (CaC₂) = – 59,0 kJ/mol;
• ΔHºf [H₂O (l)] = – 285,8 kJ/mol;
• ΔHºf [Ca(OH)₂] = – 986,0 kJ/mol;
• ΔHºf (C₂H₂) = 227,0 kJ/mol.

Ver solución

Ejercicio de hidrogenación del eteno

Para la reacción de hidrogenación del eteno:

C₂H₄ (g) + H₂ (g) → C₂H₆ (g)

Se debe:

1. Calcular la variación de entalpía de la reacción. Utilizando los siguientes datos:
• Calor de combustión del etileno = -1386,09 kJ/mol;
• Calor de combustión del etano = -1539,9 kJ/mol;
• Calor de formación del agua (l) = -285,8 kJ/mol.

Ver solución

Combustión del propano

El propano (C₃H₈) es un combustible fósil común que se utiliza ampliamente.

En este ejercicio se pide:

1. Formular y ajustar su reacción de combustión. La ecuación general se puede escribir como:
• C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O.
2. Calcular la entalpía estándar de combustión. Para ello se deben utilizar los siguientes datos:
• Energía media de enlace (kJ·mol^-1):
• C–C = 347;
• C–H = 415;
• O–H = 460;
• O=O = 494;
• C=O = 730.

Ver solución

Predicción de cambios en la entropía

En este ejercicio, se pide predecir si hay una variación positiva o negativa de la entropía en las siguientes reacciones:

1. 2 KClO₄ (s) → 2 KClO₃ (s) + O₂ (g)
2. H₂O (g) → H₂O (l)
3. N₂ (g) → 2N (g)

Este tipo de análisis es esencial para entender cómo la entropía se relaciona con la espontaneidad de las reacciones químicas.

Cálculo de variables termodinámicas

Para la reacción:

CO(g) + Cl₂(g) → COCl₂(g)

Se te pide realizar los siguientes cálculos utilizando los valores que aparecen en la tabla, todos obtenidos a una temperatura de 25ºC:

1. Calcular ∆S^o de la reacción.
2. Calcular ∆H^o de la reacción.
3. Calcular ∆G^o de la reacción.

Este ejercicio permite a los estudiantes conectar la teoría con la práctica, desarrollando habilidades para calcular propiedades termodinámicas que son fundamentales en la química.

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