Question

Pregunta A4.- El denominado “gas de síntesis” se obtiene al calentar carbón a temperaturas elevadas en
presencia de vapor de agua, obteniéndose hidrógeno molecular y monóxido de carbono.

a) Formule la reacción de obtención del gas de síntesis.

b) Calcule el calor intercambiado cuando reaccionan 150 g de carbón, suponiendo que su contenido en
carbono es del 80% en masa.

c) Calcule el volumen de monóxido de carbono desprendido en la reacción del apartado anterior, medido a
2000 mm Hg y 300 ºC.

Datos. ΔHºf (kJ·mol^−1): CO (g) = −110,5; H2O (g) = −242,8. Masa atómica: C = 12.
R = 0,082 atm·L·mol^−1·K^−1
.
Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos apartado a); 0,75 puntos apartados b) y c).


Prueba de selectividad para la comunidad de Madrid. Convocatoria Jun 2013-2014. Química.

Answer 1

Pregunta A4.- El denominado “gas de síntesis” se obtiene al calentar carbón a temperaturas elevadas en presencia de vapor de agua, obteniéndose hidrógeno molecular y monóxido de carbono.

a) Formule la reacción de obtención del gas de síntesis.

C(s) + H₂O(l) → CO(g) + H₂(g)

b) Calcule el calor intercambiado cuando reaccionan 150 g de carbón, suponiendo que su contenido en carbono es del 80% en masa.

Para calcular el calor que se intercambia en la reacción se calcula la entalpía de reacción a partir de las entalpías de formación de los compuestos que participan en la reacción.

ΔH°r = Σ Vi · ΔHfi° (Productos) - Σ Vi · ΔHf°i (Reactivos)
ΔH°r = ΔHf° (CO(g)) + ΔHf° (H₂(g)) - [ΔHf°(C(s)) + ΔHf° (H₂O(l))] 
ΔHf°(H₂(g)) = ΔHf°(C(s)) = 0 Por tratarse de elementos en estado natural
ΔH°r = ΔHf° (CO(g)) - ΔHf° (H₂O(l)) = 1 mol · (-110,5 kJ · mol ⁻¹) - 1 mol · (-242,8 kJ · mol ⁻¹) = 132,3 kJ > 0 

REACCIÓN ENDOTÉRMICA

Conocido el calor que se intercambia en la reacción se calcula el calor necesario para que reaccionen 150 g de carbón al 80% en masa de riqueza en C, mediante factores de conversión.

ΔQ = 150g Carbón · $\frac{80g C}{100g Carbon}$ · $\frac{1 mol C}{12gC}$ · $\frac{132,3 kJ}{mol C}=1323kJ$

c) Calcule el volumen de monóxido de carbono desprendido en la reacción del apartado anterior, medido a 2000 mm Hg y 300 ºC.

Se calcula el número de moles de monóxido de carbono que se forman mediante factores de conversión:

$n(CO)=150gCarbon. \frac{80gC}{100gCarbon}. \frac{1 mol C}{12gC} . \frac{1 molCO}{1 molC}=10mol$

Conocidos los moles de monóxido que se forman, con la ecuación de gases ideales se calcula el volumen que ocupan en las condiciones del enunciado.

$V_{CO}= \frac{n(CO)R T}{P}= \frac{10 mol.0,082 \frac{atmL}{molK}.573K}{ \frac{200}{760}atm}=178,5L$

Prueba de selectividad para la comunidad de Madrid. Convocatoria Jun 2013-2014. Química.