Ejercicios de química resueltos. Termoquímica. Ley de Hess. Chang 10ed. Ejercicio 6.52

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Las entalpías estándar de formación de iones en soluciones acuosas se obtienen asignando arbitrariamente un valor de cero a los iones H⁺; es decir, ΔH°f [H⁺(aq)] = 0.

(a) Para la siguiente reacción: HCl(g) → H⁺(aq) + Cl⁻(aq) ΔH° = -74.9 kJ/mol calcula ΔH°f para los iones Cl⁻.

(b) Dado que ΔH°f para los iones OH⁻ es -229.6 kJ/mol, calcula la entalpía de neutralización cuando 1 mol de un ácido monoprótico fuerte (como HCl) es titulado por 1 mol de una base fuerte (como KOH) a 25°C.

Etapa analítica

Usaremos el teorema de la entalpía de formación estándar de una sustancia dada. Estos teoremas nos requieren las entalpías de formación en la tabla. También necesitaremos ley de Hess para el segundo punto.

total                                                    -74.9 kJ/mol.

HCl(g)                                                -92.30 kJ/mol.

HCl(aq)                                             -167.2 kJ/mol.

H⁺(aq)                                                0 kJ/mol

K⁺(aq)                                                -252.4 kJ/mol

KOH(aq)                                            -482.4 kJ/mol

Cl⁻(aq)                                              -167.2 kJ/mol

H₂O(l)                                                 -285.83 kJ/mol

Etapa numérica

(a) Para la siguiente reacción: HCl(g) → H⁺(aq) + Cl⁻(aq) ΔH° = -74.9 kJ/mol calcula ΔH°f para los iones Cl⁻. Ejecutamos entalpía de formación estándar de una sustancia dada:

(b) Dado que ΔH°f para los iones OH⁻ es -229.6 kJ/mol, calcula la entalpía de neutralización cuando 1 mol de un ácido monoprótico fuerte (como HCl) es titulado por 1 mol de una base fuerte (como KOH) a 25°C.

HCl(aq) + KOH(aq) → H₂O(l) + Cl⁻(aq)+ K⁺(aq)

Otra alternativa es asumir:

H⁺ (aq) + OH⁻ (aq) → H₂O(l)

La ligera diferencia se debe a que en la forma completa calcula la entalpía de una reacción más amplia, con especies que no intervienen en la reacción ácido-base neta. Pero ambas formas son coherentes con las definiciones y llevan al mismo proceso físico observable: liberación de calor al neutralizar un ácido fuerte con una base fuerte.

Referencias

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