Ejercicios de química resueltos. Termoquímica. Calorimetría a presión constante de cuerpo reactivo. Chang 10ed. Ejemplo 6.8

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Una cantidad de 100 mL de HCl 0.500 M se mezcla con 100 mL de NaOH 0.500 M en un calorímetro de presión constante con capacidad calorífica despreciable. La temperatura inicial de ambas disoluciones era la misma: 22.50 °C. La temperatura final de la disolución mezclada fue de 25.86 °C. Calcula el cambio de calor para la reacción de neutralización en base molar:
NaOH(ac) + HCl(ac) → NaCl(ac) + H₂O(l)
Se asume que las densidades y los calores específicos de las disoluciones son los mismos que los del agua (1,00 g/mL y 4.184 J/g·°C, respectivamente).

Etapa analítica

El problema de estos ejercicios es que al no tener claros los conceptos desde la fuente, las preguntas se hacen complicadas de entender, al ser este un ejemplo en la respuesta lo que calculan es la entalpía estándar de la reacción, y eso es lo que calcularemos por nuestros algoritmos.

Para el literal (a) podemos usar el teorema Calorímetro de taza de café en términos de la cantidad de reacción.

Pero para poder usarlo necesitamos calcular la cantidad de reacción del reactivo limitante usando el teorema Cantidad de reacción con la concentración molar. Dado que la reacción es 1:1 cualquiera es el reactivo limitante con los datos, pero haremos el proceso completo.

Etapa numérica por teoremas

Etapa 2. Cantidad de reacción y reactivo limitante. En este caso como el soluto tiene número estequiométrico 1 la cantidad de reacción es igual a la cantidad de sustancia disuelta.

Etapa 2. Entalpía estándar. La masa debe ser la suma de todas las masas. Nota de análisis dimensional, mili dividiendo es igual a kilo multiplicando.

Etapa numérica por factores de conversión

Etapa 1. Cantidad de reacción.

Etapa 2. Entalpía de la reacción estándar.

Referencias

Chang, R., & Goldsby, K. A. (2010). Chemistry (10th ed.). New York, NY: McGraw-Hill Education.