Ejercicios de química resueltos. Termoquímica. Conservación de la energía. Brown 15ed. Ejemplo 5.4

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¿Cuánto calor se libera cuando se queman 4.50 g de gas metano en un sistema a presión constante? CH₄(g) + 2 O₂(g) → CO₂(g) + 2 H₂O(l) ΔH = –890 kJ

Etapa analítica

recuerda que a presión constante calor y entalpía son iguales, por ende usaremos el teorema de entalpía como función de la masa.

Calcularemos la masa molar del metano.

$$M({\color{NavyBlue}\ce{CH4}})= (1\times 12.01 + 4 \times 1.01) \,{\color{Purple} \textbf{u}} = 16.05 \,{\color{Purple} \textbf{u}} \tag{1}$$

Recuerda que u es igual a g/mol.

Solución por teorema

$$\Delta H = \frac{\Delta H^o}{\nu_i} \frac{m_i}{M_i} = \frac{-890 \,{\color{Purple} \textbf{kJ}}}{1} \frac{4.50 \,{\color{Purple} \textbf{g}}}{16.02 \,{\color{Purple} \textbf{g/mol}}} = -250. \,{\color{Purple} \textbf{kJ}} \tag{2}$$

Solución por factores marcados o de conversión

$$4.50 \,{\color{Purple} \textbf{g}}\,{\color{NavyBlue} \ce{CH4}} \times\frac{1 \,{\color{Purple} \textbf{mol}}\,{\color{NavyBlue} \ce{CH4}}}{16.05 \,{\color{Purple} \textbf{g}}\,{\color{NavyBlue} \ce{CH4}}} \times\frac{-890 \,{\color{Purple} \textbf{kJ}}\,{\color{NavyBlue} \ce{rxn}}}{1 \,{\color{Purple} \textbf{mol}}\,{\color{NavyBlue} \ce{CH4}}}=-250.\,{\color{Purple} \textbf{kJ}}\,{\color{NavyBlue} \ce{rxn}} \tag{3}$$

Conclusiones

Es crucial recordar hacer explícito el signo, incluso si es positivo. Esto se debe a que las diferencias, los cuasivectores y los vectores poseen intrínsecamente un sentido o dirección, aunque sea lineal, y este aspecto es parte fundamental de la conclusión. En el contexto de una diferencia de entalpía, un signo positivo implica que la cantidad energética de los productos es mayor que la de los reactivos. Esto, a su vez, indica que los productos son más valiosos energéticamente que los reactivos y, por ende, la reacción es endergónica o endotérmica, lo que significa que absorbe energía del entorno.

Referencias

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