Ejercicios de química resueltos. Termoquímica. Calorimetría a presión constante de cuerpo reactivo. Brown 15ed. Ejemplo 5.6

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Cuando un estudiante mezcla 50 mL de una disolución 1,0 M de HCl con 50 mL de una disolución 1,0 M de NaOH en un calorímetro tipo taza de café, la temperatura de la disolución resultante aumenta de 21,0 °C a 27,5 °C. Calcula el cambio de entalpía de la reacción en kJ/mol de HCl, asumiendo que el calorímetro pierde una cantidad de calor despreciable, que el volumen total de la disolución es 100 mL, que su densidad es de 1,0 g/mL, y que su calor específico es de 4,18 J/g·K.

Etapa analítica

Hay que hacer un análisis re reactivo limitante, por ende, lo primero es la ecuación química balanceada.

HCl + NaOH → Na⁺ + Cl^- + H₂O

Usaremos el teorema de Cantidad de reacción con la concentración molar para calcular la cantidad de reacción y luego el de Calorímetro de taza de café en términos de la cantidad de reacción, despejando la entalpia estándar.

Etapa numérica por teoremas

Análisis de reactivo limitante: aunque ya sabemos que el reactivo limitante es HCl, de tpdas formas necesitamos la cantidad de reacción que el impulsa.

Entalpia estándar: Nota de análisis dimensional mili dividiendo es igual que kilo multiplicando.

En este caso particular, dado que el coeficiente estequiométrico del reactivo limitante es uno (1), la cantidad de moles de dicho reactivo es directamente equivalente a los moles de reacción (ξ). Por lo tanto, el factor de conversión no requiere ajustes. Sin embargo, es crucial recordar que esta correspondencia directa no siempre se aplicará en todos los escenarios.

Etapa numérica por factores de conversión

Análisis de reactivo limitante: aunque ya sabemos que el reactivo limitante es HCl, de tpdas formas necesitamos la cantidad de reacción que el impulsa.

Entalpia estándar:

En este caso particular, dado que el coeficiente estequiométrico del reactivo limitante es uno (1), la cantidad de moles de dicho reactivo es directamente equivalente a los moles de reacción (ξ). Por lo tanto, el factor de conversión no requiere ajustes. Sin embargo, es crucial recordar que esta correspondencia directa no siempre se aplicará en todos los escenarios.

Referencias

Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M., Stoltzfus, M. W., & Lufaso, M. W. (2022). Chemistry: The central science (15th ed.). Pearson.