Termoquímica-J2003AP2
La entalpía de combustión del butano ΔH=-2642 kJ/mol, si todo el proceso tiene lugar en fase gaseosa:
a) Calcula la energía media del enlace O-H
b) Determina el número de bombonas de butano ( 6kg de butano/bombona) que hacen falta para calentar una piscina de 50 cm3 de 14 a 27ºC
Datos: R=0,082 atm.L/K.mol; C=12, O=16, H=1; Ce(calor específico del agua)=4,18kJ/K.kg; ρ(densidad del agua)=1kg/L;
Energías medias de enlace: C-C=346kJ/mol, C=O=730kJ/mol; O=O=487kJ/mol, C-H=413kJ/mol
Solución
a) Se define la energía de enlace como la energía necesaria para romper un mol de enlaces. Una reacción química es un proceso en el que se rompen unos enlaces y se forman nuevos enlaces, por lo tanto:
Sabemos que ΔHR=ΣE. enlaces rotos – ΣE. enlaces creados
Puesto que la reacción de combustión del butano: C4H10(g) + 13/2 O2(g) ↔ 4CO2(g) + 5H2O(g)
ΔHR=3E(C-C) + 10E(C-H) + 13/2(EO=O) – 8E(C=O) – 10E(O-H)=-2642 kJ → E(O-H)=513,6 kJ/mol
b) El calor que se suministra a un sistema se emplea en aumentar su temperatura ( salvo cuando lo que se está produciendo es un cambio de estado ), según la ecuación: ΔQ=m.Ce.ΔT
m=ρ.V=1.50000=50000kg
ΔT=27-14=13º
ΔQ=50000.4,18.13=2,72.106 kJ
Esta es la energía que necesitamos y que deberemos obtener de la combustión del butano.
Si un mol de butano desprende 2642kJ cuando se quema, para obtener 2,72.106 kJ, necesitaremos n=1028,4 moles de butano,
PM(butano)=58g/mol → m=1028,4.58=59646,6g=59,65kg
Si cada bombona de butano son 6kg → bombonas=59,65/6=9,9 ≈ 10 bombonas de butano
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