Ejercicios de química resueltos. Termoquímica. Energía interna de la reacción. Chang 10ed. Ejercicio 6.27

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Considera la reacción: 2 H₂O(g) → 2 H₂(g) + O₂(g)  ΔH = +483.6 kJ/mol. Si 2.0 moles de H₂O(g) se convierten en H₂(g) y O₂(g) contra una presión de 1.0 atm a 125 °C, ¿cuál es el valor de ΔE (ΔU) para esta reacción?

Etapa analítica

Usaremos el Teorema del cambio de la energía interna de una reacción estándar a presión constante.

Recuerda que el concepto profundo es energía interna, y que dependiendo de la fuente se simboliza como ΔE o ΔU, y que nosotros hemos optado por la segunda forma ΔU.

Etapa numérica

El reactivo limitante es el H₂O, y si observamos con atención, notaremos que la cantidad de sustancia proporcionada coincide con su coeficiente estequiométrico. Por lo tanto, el cambio de energía que estamos calculando corresponde a su forma estándar, es decir, únicamente al término dentro del paréntesis o al segundo paso del método de factores de conversión, lo que simplifica el cálculo.

$$\Delta U^o=+483.6\frac{\color{purple} \textbf{kJ}}{\color{purple} \textbf{mol}}-0.08206\, \frac{0.1013\,\color{purple} \textbf{kJ}}{\color{purple} \textbf{mol K}}\times (125+273.15) \,{\color{purple} \textbf{K}}\times(+1+2-2) =+480.3\frac{\color{purple} \textbf{kJ}}{\color{purple} \textbf{mol}} \tag{1}$$

$$\frac{+483.6\,\color{purple} \textbf{kJ} \, \color{Steelblue}\ce{rxn}}{1 \,\color{purple} \textbf{mol} \, \color{Steelblue}\ce{rxn}}-\frac{8.313 \,\color{purple} \textbf{kJ} \, \color{Steelblue}\ce{rxn}}{1000\,\color{purple} \textbf{mol} \, \color{Steelblue}\ce{gas} \, \color{purple} \textbf{K} \, \color{Steelblue}\ce{sist}}\times (125+273.15) \,{\color{purple} \textbf{K} \, \color{Steelblue}\ce{sist}}  \times \frac{(+1+2-2) \,\color{purple} \textbf{mol} \, \color{Steelblue}\ce{gas}}{1 \,\color{purple} \textbf{mol} \, \color{Steelblue}\ce{rxn}} =\frac{-564.5\,\color{purple} \textbf{kJ} \, \color{Steelblue}\ce{rxn}}{1 \,\color{purple} \textbf{mol} \, \color{Steelblue}\ce{rxn}} \tag{1b}$$

Referencias

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