El benceno (C6H6) se puede obtener a partir del acetileno (C2H2) según la reacción siguiente: 3 C2H2 (g) → C6H6 (l)
Las entalpías de combustión a 25ºC y 1 atm, para el acetileno y el benceno son, respectivamente, – 1300 y – 3267 KJ / mol.
a) Calcula ΔHº de la reacción de formación del benceno a partir del acetileno, y deduce si es un proceso exotérmico o endotérmico.
b) Determina la energía (expresada en KJ) que se libera en la combustión de 1 gramo de benceno.
Datos: Masas atómicas: C = 12,0; H = 1,0.
Solución
La Ley de Hess nos dice que si una reacción puede escribirse como suma algebraica de otras reacciones parciales, la entalpía de la primera, será también la suma algebraica de las entalpías de las parciales. Esto es posible ya que la entalpía es una función termodinámica de estado, que depende sólo de los estados inicial y final, y no del camino por el que se ha llevado a cabo la reacción.
a) Escribimos las reacciones ajustadas de combustión del benceno y del acetileno, teniendo en cuenta que, como se trata de compuestos orgánicos, en la combustión obtendremos CO2(g) y H2O(l).
- C2H2 + 5 / 2 O2 → 2 CO2 + H2O ΔHR1º = – 1300 KJ
- C6H6 + 15 / 2 O2 → 6 CO2 + 3 H2O ΔHR2º = – 3267 KJ
La reacción que queremos obtener es: 3 C2H2 (g) → C6H6 (l)
Buscamos la combinación lineal de las ecuaciones (1) y (2) que nos dará la (3)
3·(1) – (2)
3C2H2 + 15 / 2 O2 – (C6H6 + 15 / 2 O2 ) → 6 CO2 + 3H2O – (6 CO2 + 3 H2O)
3C2H2 → C6H6
ΔHR3º = 3 · ΔHR1º – ΔHR2º = 3·(- 1300) – (- 3267) = – 633 KJ
Solución:Como la entalpía es negativa, se deduce que la reacción es exotérmica, se desprende calor al tener los productos menos energía que los reactivos.
b) La reacción de combustión del benceno es:
C6H6(l) + 15 / 2 O2(g) → 6 CO2(g) + 3 H2O(l)
La entalpía de combustión del benceno es – 3267 KJ / mol
Calculamos la cantidad de gramos que hay en 1 mol de benceno:
PMbenceno = 12·6 + 1·6 = 78g
Si 78g de benceno desprenden 3267kJ cuando se queman
1g desprenderá x = 3267/78 = 41,88KJ
Solución: Cuando se quema 1g de benceno se desprenden 41,88KJ