Ejercicios de química resueltos. Termoquímica. Ley de Hess. Chang 10ed. Práctica 6.10

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El benceno (C₆H₆) arde en el aire para producir dióxido de carbono y agua líquida. Calcula el calor liberado (en kilojulios) por gramo del compuesto reaccionado con oxígeno. La entalpía estándar de formación del benceno es 49.04 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 benceno. 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.

Planteamos la combustión del benceno. 2 C₆H₆(l) + 15 O₂(g) → 12 CO₂(g) + 6 H₂O(g)

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.

C₆H₆(l)= +49.04 kJ/mol; O₂(g) = 0 kJ/mol; CO₂(g) = -393.5 kJ/mol; H₂O(g) = -241.818 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 del benceno

Y ejecutamos el teorema de entalpía de reacción en función de la masa tal cual está planteado, que sería 1 g de benceno. También mostramos el procedimiento alternativo por factor de conversión.

Conclusión

Dado que, al introducir 1 gramo de benceno, ambos procedimientos de cálculo arrojan un resultado de -40.1 kJ, podemos expresar la respuesta final directamente como -40.1 kJ/g de benceno. 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.