Solucions Energia Reaccions i Espontaneitat ?· solucions energia i espontaneÏtat de les reaccions…

  • View
    212

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

  • 1 SOLUCIONS ENERGIA I ESPONTANETAT DE LES REACCIONS

    UNITAT 1 ENERGIA I ESPONTANETAT DE LES REACCIONS 1. 30,49Q kJ=

    2. Q = 4520, 9kJ 3. 560U J = 4.

    a) 171,1W kJ=

    b) 2112,4U kJ =

    c) 7,5%

    5. 380 J

    6. 2820 /kJ mol

    7.

    a) 24,08 ; 5137,07 /q kJ U kJ mol= =

    b) 5142,02H kJ =

    8. 61,86 /H kJ mol =

    9.

    a) Procediment experimental:

    En un calormetre hi colloquem un determinat volum daigua (o una

    determinada massa daigua) i mesurem la temperatura inicial. Posteriorment

    afegim una determinada massa de KOH slid al calormetre. Agitem la mescla

    per dissoldre tot el slid, tapem el calormetre i esperem un temps fins que la

    temperatura que ens marca el termmetre deixi de pujar (sestabilitzi).

    Mesurem aquesta temperatura final.

    Material:

    Calormetre (per exemple un vas de plstic amb tapa i allat)

    Termmetre

    Balana

    Si mesurem el volum daigua farem servir una pipeta (volum petit) o

    una proveta (volums ms grans)

    b) H = 59211 J mol-1

  • 2 SOLUCIONS ENERGIA I ESPONTANETAT DE LES REACCIONS

    10. 364,2 kJ

    11. 23757,96kJ

    12. 137 /H kJ mol = reacci exotrmica

    13. 50,83q kJ=

    14. 57 /H kJ mol =

    15. 409,5 /H kJ mol =

    16.

    a) But: 2719,2 /kJ molCO ; Prop: 2740,1 /kJ molCO

    b) En la combusti del prop sallibera ms energia per mol de CO2 ems.

    Per aix es pot considerar un combustible ms net que el but.

    17.

    a) C grafit : 68,9410 kJ ; Met: 72,0210 kJ

    b) 796,8rH kJ =

    18. 9,48m kg=

    19.

    a) 0 2876,8 /rH kJ mol = b) 56,210 kJ

    c) 4944,18m kg=

    20. a) 71rH kJ =

    b) Reacci exotrmica, perqu la variaci dentalpia s negativa , es desprn

    energia.

    c) 315,6kJ

  • 3 SOLUCIONS ENERGIA I ESPONTANETAT DE LES REACCIONS

    21.

    0

    ( ) 2( ) 2( )

    0( ) 2( ) 2( )

    0( ) 2( ) ( )

    393 /

    1/ 2 283 /

    1/ 2 ?

    grafit g g

    g g g

    grafit g g

    C O CO H kJ mol

    CO O CO H kJ mol

    C O CO H

    + =

    + =

    + =

    3 1 2 393,5 ( 283) 110,5 /H H H kJ mol = = = 22.

    0( ) 2( ) 6 6( )

    0( ) 2( ) 2( )

    02( ) 2( ) 2 ( )

    06 6( ) 2( ) 2( ) 2 ( )

    6 3 48,95 /

    393,5 /

    1/ 2 285,8 /

    15 / 2 6 3 ?

    grafit g l

    grafit g g

    g g l

    l g g l

    C H C H H kJ mol

    C O CO H kJ mol

    H O H O H kJ mol

    C H O CO H O H

    + =

    + =

    + =

    + + =

    6 6( ) 3218,4 48,95 3267,35cH C H kJ = = b) 6 69,95molC H

    3 H2O

    6 CO2

    3 H2O + 6CO2

    C6 H6 C H2 O2

    0

    H0/kJmol-1

  • 4 SOLUCIONS ENERGIA I ESPONTANETAT DE LES REACCIONS

    23.

    0( ) 2( ) 2( )

    02( ) 2( ) 2 ( )

    03 2 ( ) 2( ) 2( ) 2 ( )

    0( ) 2( ) 2( ) 3 2 ( )

    393,5 /

    1/ 2 285,8 /

    3 2 3 1368 /

    2 3 1/ 2 ?

    grafit g g

    g g l

    l g g l

    grafit g g l

    C O CO H kJ mol

    H O H O H kJ mol

    CH CH OH O CO H O H kJ mol

    C H O CH CH OH H

    + =

    + =

    + + =

    + + =

    1 2 1644 ( 1368) 276 /fH H H kJ mol = = =

    2 6( ) 1644 ( 1368) 276 /fH C H O kJ mol = =

    C H2 O2

    2 CO2

    3 H2O

    3 H2O + 2CO2

    C2H6O

    0

    H0/kJmol-1

  • 5 SOLUCIONS ENERGIA I ESPONTANETAT DE LES REACCIONS

    24.

    2 2( ) ?fH C H = 286 393 1072 1298,9

    2 2( ) 1072 ( 1298,9) 226,9 /fH C H kJ mol = =

    25. 0 124,7 /fH kJ mol =

    26. a) 44 /H kJ mol = b) 42 /H kJ mol =

    27.

    a) La variaci dentalpia duna reacci es pot calcular (aplicant la llei de Hess)

    com la suma de les entalpies (o energies) dels enllaos trencats menys la

    dels enllaos formats: 0 0( ) ( )rH H enllaos formats H enllaostrencats =

    Si H < 0 E (enllaos formats) > E (enllaos trencats)

    Per tant s ms gran la quantitat denergia implicada en la formaci

    denllaos que en el trencament denllaos.

    b) Entalpia d enlla 1( ) 405 H C H kJ mol =

    28. 1368,5U kJ = 29. 55,7 /U kJ mol =

    H0/kJmol-1

    0 C H2 O2

    H2O CO2

    2 CO2 + H2O

    C2H2

  • 6 SOLUCIONS ENERGIA I ESPONTANETAT DE LES REACCIONS

    30. a) 04 10( ) 2( ) 2( ) 2 ( )13 4 5 2600 /2g g g l c

    C H O CO H O H kJ mol+ + =

    b) 104988 /kJ mol ; c) 2591,3 /U kJ mol =

    31. a) 208,1rH kJ =

    b) 6595,6U kJ =

    c) 33873 kJ

    d) 555,4 g

    32.

    a) 55593,8 kJ

    b) 10,74 kg c) 330,95 m

    33. a) NaF ; b) MgO ; c) 2MgF

    34. 0 ( ) 126,99 /fH AgCl kJ mol =

    35. 0 ( ) 672 /reticularH AgCl kJ mol =

    36. 0 302,1 /electronicaH kJ mol =

    37.

    a) Lenergia dionitzaci del liti s 520 kJ mol-1, segons el diagrama

    dentalpies, ja que correspon a la reacci: ( ) ( ) 1Li g Li g e+ + Lafinitat electrnica del fluor s 328 kJmol-1, segons el diagrama

    dentalpies, ja que correspon a la reacci: ( ) 1 ( )F g e F g + Lenergia reticular s la variaci dentalpia de la reacci de formaci dun mol

    dun compost inic slid a partir dels ions en estat gass i en condicions

    estndard. A partir del diagrama dentalpies del LiF es dedueix que:

    ( ) ( ) ( )Li g F g LiF s+ + Energia reticular del LiF = 1047 kJ mol-1

    b) Per comparar els valors de lenergia reticular del KI i del LiF cal tenir en compte que lenergia reticular dna una idea de la fora datracci entre els

    ions del compost inic. Aquesta atracci depn, segons el model electrosttic

    del slid inic (llei de Coulomb), de la crrega dels ions i de la distncia que

    els separa: 1 22( )k q qFr

    = . Com ms alta sigui la crrega dels ions i ms petita

    la distncia entre ells (ions ms petits), hi haur ms atracci. En els

  • 7 SOLUCIONS ENERGIA I ESPONTANETAT DE LES REACCIONS

    compostos KI i LiF les crregues sn les mateixes. En quant a la mida, el

    ions K + i I sn, ambds, ms grans que els ions Li+ i F-, el que fa latracci

    entre els ions K + i I sigui ms petita que entre els ions Li+ i F . Lenergia alliberada en la formaci dun mol del compost inic KI ser ms petita (en valor absolut) que en el compost inic LiF , el que implica que lenergia

    reticular del KI ser ms gran (tenint en compte el signe) que la del LiF .

    38.

    a) La diferncia entre lenergia d ionitzaci i lafinitat electrnica s que en el

    primer cas es tracta de lenergia del procs darrencar un electr a un tom

    gass, i en el segon cas es tracta de lenergia del procs de captar un electr

    per part dun tom en estat gass.

    Energia dionitzaci dun element A:

    A(g) A+ (g)+ 1 e

    Afinitat electrnica dun element A:

    A(g)+1e A (g)

    La diferncia entre lenergia reticular i lentalpia de formaci s que en el

    primer cas es tracta de lenergia del procs per formar el compost a partir dels

    seus ions en estat gass i en el segon cas es tracta de lenergia per formar el

    compost a partir dels seus elements en la seva forma ms estable en les

    condicions fixades.

    Energia reticular dun compost inic AB:

    A+ (g)+ B (g) AB(s)

    Entalpia de formaci dun compost inic AB:

    A+ B AB(s)

    b) Per justificar els valors de lenergia reticular del KBr i del NaCl, cal tenir en

    compte que lenergia reticular dna una idea de la fora datracci entre els

    ions del compost inic. Aquesta atracci depn, segons el model electrosttic

    del slid inic ( llei de Coulomb), de la crrega dels ions i de la distncia que

    els separa 1 22( )k q qFr

    = . Com ms alta sigui la crrega dels ions i ms petita

    la distncia entre ells ( ions ms petits) hi haur ms atracci.

    En el cas del KBr i el NaCl les crregues sn les mateixes. En quant a la mida,

    el cati K+ s ms gran que el cati Na+ i lani Br s ms gran que li Cl

  • 8 SOLUCIONS ENERGIA I ESPONTANETAT DE LES REACCIONS

    ( es pot deduir de la configuraci electrnica dels toms). Aix fa que latracci

    entre els ions K+ i Br sigui ms petita que en els ions Na+ i Cl -; lenergia

    alliberada en la formaci dun mol del compost inic KBr ser ms petita( en

    valor absolut) que en el compost inic de NaCl.

    Per tant, si tenim en compte el signe negatiu, el valor de lenergia reticular

    del KBr ser ms gran que la del NaCl.

    39. a) disminuci ; b) disminuci; c) augment; d) augment; e) augment;

    f) augment

    40.

    a) 0 495,3 /rH kJ mol = reacci exotrmica

    b) 0 136 / S J K mol =

    c) 0 454,77 /G kJ mol =

    41.

    a) 3 ( ) 2( ) 2( ) 2 ( )3 22l g g l

    CH OH O CO H O+ +

    b) 0 726 /rH kJ mol =

    c) energia alliberada: 18150 kJ/mol;

    d) 0S < , hi ha un guany en lordre molecular ( disminuci del nombre de mols despcies gasoses) en el decurs de la reacci.