Ejercicios de química resueltos. Termoquímica. Entalpía de la reacción. Chang 10ed. Ejercicio 6.25

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El primer paso en la obtención industrial del zinc a partir del mineral sulfuro de zinc (ZnS) es el tostado, es decir, la conversión de ZnS en ZnO por calentamiento: 2 ZnS(s) + 3 O₂(g) → 2 ZnO(s) + 2 SO₂(g)  ΔH = –879 kJ/mol. Calcula el calor liberado (en kJ) por gramo de ZnS tostado.

Etapa analítica

Usaremos el Teorema de la entalpía de reacción como función de la cantidad o de la masa de una sustancia.

Etapa numérica

La masa es de 1 g exacto de ZnS, por ende debemos calcular su masa molar.

$$M({\color{Steelblue} \ce{ZnS(s)}}) = (65.41+32.07) \,{\color{purple} \textbf{u}} = 97.48 \,{\color{purple} \textbf{u}} \tag{1}$$

Calculamos la entalpía por los dos métodos.

$$\Delta H = -\frac{879}{2} \frac{\, {\color{purple} \textbf{kJ}}}{\, {\color{purple} \textbf{mol}}} \times \frac{1 \, {\color{purple} \textbf{g}}}{97.48 \, {\color{purple} \textbf{g/mol}}} = -4.51 \, {\color{purple} \textbf{kJ}}  \tag{2}$$

$$1 \, {\color{purple} \textbf{g} \, \color{Steelblue} \ce{ZnS(s)}} \times \frac{1 \, {\color{purple} \textbf{mol} \, \color{Steelblue} \ce{ZnS(s)}}}{97.48 \, {\color{purple} \textbf{g} \, \color{Steelblue} \ce{ZnS(s)}}} \times \frac{-879 \, {\color{purple} \textbf{kJ} \, \color{Steelblue} \ce{rxn}}}{1 \, {\color{purple} \textbf{mol} \, \color{Steelblue} \ce{ZnS(s)}}} = -4.51 \, {\color{purple} \textbf{kJ}\, \color{Steelblue} \ce{rxn}} \tag{2b}$$

En nuestro algoritmo manual, dado que se introdujo un dato de 1 gramo exacto, el resultado se expresará directamente en kilojulios (kJ). Aunque a veces los resultados se muestran como kJ/g  (-4.51 kJ/g), desaconsejamos esta unidad intermedia. Creemos que complica los cálculos más de lo necesario y oscurece lo que debería ser una interpretación limpia de un dato inicial específico, que se ajustará y contextualizará apropiadamente en la conclusión final

Referencias

Chang, R., & Overby, J. (2010). Chemistry (10th ed., AP Edition). McGraw Hill.