¿Es posible calcular el calor de reacción a 373,15 K a partir de las entalpias de formación estándar a 298,15 K? Explique cómo puede hacerse e indi...

Cálculo del calor de reacción a 373,15 K a partir de entalpías de formación estándar

Sí, es posible calcular el calor de reacción a 373,15 K a partir de las entalpías de formación estándar a 298,15 K.

Para ello, se utiliza la ecuación de Hess:

ΔH°rxn(T2) = ΔH°rxn(T1) + ΣnΔH°f(T2) - ΣnΔH°f(T1)

Donde:

• ΔH°rxn(T2) es el calor de reacción a la temperatura T2 (en J)
• ΔH°rxn(T1) es el calor de reacción a la temperatura T1 (en J)
• ΔH°f(T2) es la entalpía de formación estándar de un producto a la temperatura T2 (en J/mol)
• ΔH°f(T1) es la entalpía de formación estándar de un reactante a la temperatura T1 (en J/mol)
• n es el coeficiente estequiométrico del producto o reactante

Los datos que se necesitan son:

• El calor de reacción a 298,15 K (ΔH°rxn(298,15 K))
• Las entalpías de formación estándar de todos los reactantes y productos a 298,15 K (ΔH°f(298,15 K))
• Las capacidades caloríficas molares a presión constante (Cp) de todos los reactantes y productos en el intervalo de temperatura de 298,15 K a 373,15 K

Pasos para calcular el calor de reacción:

2. Calcular la variación de la entalpía estándar de reacción en el intervalo de temperatura:

ΔH°rxn(T2 - T1) = ∫(Cp°(reactantes) - Cp°(productos))dT

2. Sumar la variación de la entalpía estándar de reacción a la entalpía de reacción estándar a 298,15 K:

ΔH°rxn(T2) = ΔH°rxn(298,15 K) + ΔH°rxn(T2 - T1)

2. Sustituir las entalpías de formación estándar en la ecuación de Hess:

ΔH°rxn(T2) = ΔH°rxn(T1) + ΣnΔH°f(T2) - ΣnΔH°f(T1)

4. Calcular el calor de reacción a 373,15 K.

Ejemplo:

Considere la siguiente reacción:

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)

ΔH°rxn(298,15 K) = -802,3 kJ

ΔH°f(298,15 K) (CH4(g)) = -74,8 kJ/mol

ΔH°f(298,15 K) (O2(g)) = 0 kJ/mol

ΔH°f(298,15 K) (CO2(g)) = -393,5 kJ/mol

ΔH°f(298,15 K) (H2O(g)) = -241,8 kJ/mol

Cp°(CH4(g)) = 35,3 J/mol K

Cp°(O2(g)) = 29,4 J/mol K

Cp°(CO2(g)) = 44,0 J/mol K

Cp°(H2O(g)) = 36,0 J/mol K

∫(Cp°(reactantes) - Cp°(productos))dT = 47,9 kJ

ΔH°rxn(373,15 K) = -802,3 kJ + 47,9 kJ + (-393,5 kJ - 2(241,8 kJ)) - (-74,8 kJ - 2(0 kJ))

ΔH°rxn(373,15 K) = -914,5 kJ

**El calor de reacción a 373,15 K es -91