Con respecto a la combustión del metanol, CH3OH (también llamado alcohol metílico), La ecuación química no balanceada es CH3OH + O2 →CO2 + H2O calcula el número de a. moles de oxígeno necesarios para quemar 90.0 g de metanol. b. gramos de oxígeno necesarios para quemar 90.0 g de metanol. c. moles de metanol que se deben quemar para producir 55.0 g de vapor de agua. d. gramos de metanol que se deben quemar para producir 55.0 g de vapor de agua. e. cantidad en gramos de los reactivos y productos (también necesito la ecuación balanceada)
Respuestas
Respuesta:
a) La reacción de combustión del metanol es: CH3OH +
2
3
O2 → CO2 + 2 H2O.
Invirtiendo la ecuación (1), cambiando el signo a su entalpía, multiplicando por 2 la ecuación
(2), incluida su entalpía, y sumando las tres ecuaciones, ley de Hess, se obtiene la ecuación de combustión
del metanol con el valor de su entalpía.
CH3OH (l) → CO (g) + 2 H2 (g) ∆H
o
= 132,5 kJ · mol–1;
2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l); ∆H
o
= – 571,6 kJ · mol–1;
CO (g) +
2
1
O2 (g) → CO2 (2); ∆H
o
= – 283,0 kJ · mol–1;
CH3OH (l) +
2
3
O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (l) ∆H
o
c
= – 722,1 kJ · mol–1
.
b) Si ∆S > 0, la variación de energía libre de la reacción: ∆G = ∆S Ho
c
– T · ∆S es menor que
cero, pues si a una cantidad negativa se le resta otra (– T · ∆S es positivo), el resultado es siempre menor
que cero (negativo), por lo que la reacción es espontánea.
Resultado: a) ∆H
o
c
= – 722,1 kJ · mol–1, exotérmico; b) ∆G < 0 espontáneo.
PROBLEMA 2.- a) Indica, justificando la respuesta, si el pH de la disolución que resulta de
disolver cada una de las siguientes sales será ácido, básico o neutro:
1) NH4Cl; 2) NaCl; 3) KCN.
b) Calcula el pH y el grado de ionización de una disolución 2 M de HCNO.
DATOS: Kb (NH3) = 1,8 · 10–5; Ka (HCN) = 6,2 · 10–10; Ka (HCNO) = 1,2 · 10–4
.
Solución:
a) 1) El anión Cl−
, base conjugada extremadamente débil del ácido muy fuerte HCl, no sufre
hidrólisis, mientras que el catión, NH4
+
, ácido conjugado relativamente fuerte de la base débil NH3, sufre
hidrólisis según la ecuación: NH4
+
(aq) + H2O (l) ⇆ NH3 (aq) + H3O
+
(aq), y por incrementarse la
concentración de iones oxonios, el pH de la disolución es inferior a 7, es decir, ácido.
2) En disolución acuosa el cloruro de sodio se encuentra totalmente disociado, y ambos iones
Na+
y Cl–
, ácido y base conjugados extremadamente débil de la base y ácido fuertes NaOH y HCl, no
sufren hidrólisis y, por consiguiente, la disolución tiene un pH = 7, es decir, es neutra.
3) El catión de la sal, K+
, es el ácido conjugado excesivamente débil de la base muy fuerte KOH,
y no se hidroliza, mientras que el anión CN–
, base conjugada relativamente fuerte del ácido HCN, se
hidroliza según la ecuación: CN−
(aq) + H2O (l) ⇆ HCN (aq) + OH−
(aq), en la que al aumentar la
concentración de iones hidróxidos, proporciona a la disolución un pH < 7, es decir, básico.
b) Si el grado de disociación del ácido es α, la concentración de las distintas especies al inicio y
en el equilibrio son:
HCNO (aq) + H2O (l) ⇄ CNO−
(aq) + H3O
+
(aq)
Concentraciones iniciales: 2 0 0
Concentraciones en el equilibrio: 2 · (1 − α) 2 · α 2 · α
Sustituyendo estas concentraciones en la constante de acidez del ácido:
[ ] [ ]
[ ] =
⋅ ⇒ =
⋅ −
⋅ ⇒ ⋅ =
⋅
=
−
−
− +
2
2,1 10
2 1( )
2
2,1 10
2 2 4
3 4 α
α
α
HCNO
CNO H O
Ka
7,74 · 10–3, que expresado en
tanto por ciento es α = 0,774 %.
El pH de la disolución se halla calculando el menos logaritmo de la concentración de H3O
+
:
pH = − log [H3O
+
] = − log 2 ·7,74 · 10−3
= 3 − 1,19 = 1,81.
Resultado: a) Ácido, neutro y básico; b) α = 0,774 %; pH = 1,81.
PROBLEMA 3.- a) Calcula la molaridad y molalidad de la disolución de ácido sulfúrico de
densidad 1,045 g · cm–3 y del 7 % en masa.
b) Calcula la masa de sulfato de sodio que se obtendrá si se hacen reaccionar 100 mL de
disolución de ácido sulfúrico 0,75 M con 10 g de nitrato de sodio. Indica cuál es el reactivo
limitante.
DATOS: Ar
(H) = 1 u; Ar
(N) = 14 u; Ar
(O) = 16 u; Ar
(Na) = 23; Ar
(S) = 32 u.
Explicación: