Ejercicios de química resueltos. Termoquímica. Ley de Hess. Chang 10ed. Ejercicio 6.58

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El pentaborano-9, B₅H₉, es un líquido incoloro, altamente reactivo, que arderá en llamas al exponerse al oxígeno. La reacción es: 2 B₅H₉(l) + 12 O₂(g) → 5 B₂O₃(s) + 9 H₂O(l) Calcula los kilojulios de calor liberados por gramo del compuesto reaccionado con oxígeno. La entalpía estándar de formación de B₅H₉ es 73.2 kJ/mol.

Etapa analítica

Cuando la información se presenta como kilojulios por gramo (kJ/g), podemos entenderla como una relación de masa, un ratio. No obstante, modificar nuestros teoremas y factores de conversión para que operen directamente con esta unidad sería ineficiente y complejizaría los algoritmos ya establecidos. La estrategia más efectiva es calcular primero los kilojulios totales que se liberarían al oxidar un gramo de pentaborano. Este valor puntual nos permite operar los algoritmos existentes sin necesidad de modificaciones analíticas en sus estructuras. De esta manera, mantenemos la coherencia de los cálculos con la estequiometría molar y simplemente presentamos el resultado final en el formato de unidad requerido (kJ/g) en el texto de la respuesta. Esto optimiza el proceso sin alterar la base teórica de nuestros cálculos.

Usaremos el teorema de entalpía de reacción en función de la masa, así como la ley de Hess de una reacción química. Estos teoremas nos requieren las entalpías de formación en la tabla y la masa molar del benceno deberá calcularse.

B₅H₉                                     73.2 kJ/mol.

O₂(g)                                    0 kJ/mol.

B₂O₃(s)                                -1263.6 kJ/mol.

H₂O(l)                                 -285.83 kJ/mol.

Etapa numérica

Debemos calcular la entalpía estándar de la reacción con la ley de Hess de una reacción química

Calculamos la masa molar de la sustancia clave

Y ejecutamos el teorema de entalpía de reacción en función de la masa tal cual está planteado, que sería 1 g de la sustancia clave, también resolvemos por factor de conversión.

Conclusión

Dado que, al introducir 1 gramo de pentaborano, ambos procedimientos de cálculo arrojan un resultado de -71.6 kJ, podemos expresar la respuesta final directamente como -71.6 kJ/g de pentaborano. De esta manera, mantenemos la integridad de los procedimientos analíticos sin modificarlos, y simplemente presentamos el resultado en el formato de unidad solicitado.

Referencias

Chang, R., & Goldsby, K. (2010). Chemistry (10th ed.). McGraw-Hill Education.