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Segunda parte Sesión 3 Unidad 3 - Contenido educativo

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Subido el 22 de enero de 2025 por M. Jesús V.

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El problema es el siguiente, nos dicen calcula la entalpía estándar de formación del acetileno C2H2 a partir de sus elementos sabiendo que esta es la reacción, 2 de carbonografía y tomas H2 gas nos da C2H2 acetileno gas. 00:00:02
Entonces, me dan las siguientes ecuaciones para poder calcular este calor de reacción. Entonces, nosotros necesitamos dos de carbono grafito. Necesitamos una de H2 y se nos forma una de C2H2 gas. 00:00:22
Entonces, a estas ecuaciones ABC, pues según lo que necesitemos, pues le tendremos que multiplicar o cambiar de signo o dividir por algo. 00:00:39
Entonces, la ecuación primera, como necesitamos dos de carbonografito, la tenemos que multiplicar por dos para resolverlo. 00:00:50
Luego la sumamos todas. 00:01:00
De hidrógeno gaseoso necesitamos una. 00:01:03
Entonces sumaríamos 2 de A, lo sumaríamos con 1 de B y después C, el acetileno está en el segundo miembro y aquí le tenemos en el primero y necesitamos solamente 1 de acetileno y aquí tenemos 2. 00:01:05
Con lo cual, tenemos que invertir la reacción y cambiarla, donde están los reactivos, poner los productos, entonces cambiarla de signo para hacer eso y dividirla entre dos porque necesitamos la mitad. 00:01:26
Entonces, pondríamos menos C medios. Con lo cual, sabemos que a los calores de la reacción también se les aplica el mismo número. Por ejemplo, A, pues tenemos que multiplicar también este calor de reacción por 2. 00:01:42
B, lo sumamos como está 00:02:01
Y C, pues tenemos que cambiar 00:02:04
Al cambiar de signo 00:02:07
Al cambiar, sí, cambiamos de signo 00:02:08
A C y lo dividimos entre 2 00:02:10
Este calor quedaría 00:02:12
Positivo, está negativo 00:02:14
Quedaría 2598,8 00:02:17
Dividido entre 2 00:02:20
Porque ya le hemos cambiado el signo 00:02:22
Vale, entonces procedemos de la siguiente manera 00:02:24
Pondríamos, como A lo multiplicamos por 2 00:02:27
me quedaría 2 de carbono grafito más 2 de O2 gas, me da 2 de CO2 gas. 00:02:30
Entonces, la variación de entalpía estándar de la reacción sería igual, en este caso, a 2 por menos 393,5 kilojoules mol. 00:02:46
Y esto me da menos 787,0 kilojulios mol 00:03:02
Esta sería la primera 00:03:17
Ahora vamos a ver la segunda 00:03:20
B, hemos dicho que queda como está 00:03:22
Entonces, nos quedaría de este modo 00:03:25
H2 gas 00:03:35
más un medio de O2 gas 00:03:37
para dar H2O líquido 00:03:46
Y entonces, este calor de reacción 00:03:52
y en este caso queda como está con el mismo signo, tal cual, ¿vale? 00:03:54
Entonces esto sería igual a menos 285,8 kilojulios por mol. 00:04:00
Y la siguiente, la última sería, tenemos, hemos dicho que esta hay que invertirla, 00:04:16
Aquí tenemos el CO2 y el agua, lo ponemos como reactivos y la dividimos entre dos, con lo cual cuatro entre dos me da dos de CO2 gas más dos de agua entre dos, una de agua más H2O líquida. 00:04:24
reaccionan para dar 00:04:45
tenemos 2 de acetileno 00:04:47
lo dividimos entre 2 y me queda C2H2 00:04:50
gas 00:04:54
y más 5 de O2 gas 00:04:55
entonces me quedaría 00:04:59
al dividir entre 2, 5 medios 00:05:00
de O2 gas 00:05:02
lo que ocurre aquí 00:05:04
es que el calor de la reacción 00:05:06
hay que cambiarle de signo 00:05:08
y dividirlo entre 2 00:05:10
entonces en ese caso me quedaría 00:05:11
menos un medio 00:05:13
menos 2598 00:05:18
con 8 00:05:21
vamos a ver si puedo poner aquí 00:05:28
entonces ahora 00:05:32
hemos dicho que 00:05:34
la última reacción 00:05:36
que era multiplicarla por un medio 00:05:39
había que cambiarle de signo 00:05:41
porque la hemos invertido la reacción 00:05:42
y entonces hemos multiplicado por menos un medio a menos 2.598,8 kilojulios mol 00:05:45
y nos queda, menos por menos más, al dividir, me queda 1.299,4 kilojulios mol. 00:05:52
Sumamos las tres y me da lo siguiente. 00:06:01
C2H2, H2 gas. 00:06:07
¿Qué ha pasado? 00:06:12
Pues que tenemos en el primer miembro, tenemos dos de carbonografito, este sería el que necesitamos, necesitamos H2 gas y se me forma C2H2 gas, pero tenemos el oxígeno, por ejemplo, tenemos que en el primer miembro tenemos dos de O2 y también tenemos un medio de O2. 00:06:13
Luego son dos más un medio, son cinco medios. Y tenemos cinco medios en el segundo, con lo cual lo simplificamos. 00:06:42
Y tenemos también que en el primer miembro tenemos dos de CO2 y en el segundo dos de CO2 y también lo simplificamos. 00:06:51
Y en el primer miembro tenemos agua líquida y en el segundo miembro también lo tenemos y lo simplificamos. 00:07:00
Con lo cual me queda lo que queríamos, 2 de carbonografito más el H2 y se me forma el acetileno gas. 00:07:07
Entonces, el calor involucrado en la reacción sería el calor que hemos obtenido en la primera al multiplicar por 2, en la segunda al sumarlo como está y en la tercera multiplicar por menos un medio. 00:07:19
Y este calor resultante de esta reacción es igual a 226,6 kilojulios por mol. 00:07:35
¿Vale? Estos tres son los que hemos sumado. 00:07:56
Menos 787,0 menos 285,8 y más 1299,4. 00:07:59
Y el resultante es este, que está en rojo. 00:08:08
El problema dice, calcula el calor de la combustión cuando se quema un molde butano, 00:08:13
que pide el calor molar de combustión del butano en condiciones estándar. 00:08:22
Datos de la entalpía estándar de formación de los reactivos y productos son, 00:08:27
Vemos la del CO2, la variación de entalpía de formación del CO2 en condiciones estándar, 00:08:34
menos 393,5 kilojulios mol. 00:08:41
Bueno, tenemos también la del butano, la del agua y la del oxígeno que es cero. 00:08:45
Entonces, escribimos la reacción, es la siguiente. 00:08:50
El butano, C4H10, gaseoso, reacciona con el oxígeno para dar CO2 más agua. 00:08:54
Y la ajustamos. Ajustamos primero los átomos de carbono, ponemos un 4 delante al CO2, después el hidrógeno, tenemos 10, 5 por 2, 10, y por último el oxígeno. 00:09:02
¿Vale? Entonces, la entalpía estándar de la reacción es el sumatorio de los coeficientes estequiométricos de las entalpías de formación de los productos menos el sumatorio de los coeficientes estequiométricos multiplicado por las entalpías de formación estándar de los reactivos. 00:09:13
Entonces, esto nos da lo siguiente. El elemento de H sub cero es igual, empezamos con el del CO2. Tenemos 4 de CO2, 4, que multiplica a menos 393,5. 00:09:33
Luego, menos 393,5, luego ponemos las unidades al final, todas juntas, más 5 por la del agua, que es la del agua, hemos visto que es menos 285, con 83. 00:09:51
Y ahora hay que poner menos, podemos hacerlo de dos maneras, poner menos primero la del butano y luego menos la del oxígeno, o poner un menos y abrir un corchete para que le afecte el menos a las dos, ¿no? 00:10:21
Pero bueno, vamos a ir haciendo de una en una, ahora veréis por qué. Entonces, menos la del butano, que es la del butano, es menos 125 kilojulios mol, luego ponemos menos y luego menos otra vez entre paréntesis porque es menos 125 kilojulios mol. 00:10:36
Y también tenemos que restar la del oxígeno, pero en este caso la del oxígeno es, tenemos trece medios de oxígeno pero la del oxígeno es cero, luego este término nos va a quedar igual a cero. 00:10:57
Entonces todo ello lo ponemos entre corchetes y las unidades son kilojulios de todo ello por mol. 00:11:17
Entonces, esto me queda, al final, el resultado sería 2.800, bueno, negativo, menos 2.878 aproximadamente, ¿vale? 00:11:27
2.878 kilojulios por mol. 00:11:47
A ver, este ejercicio dice, la entalpía estándar de combustión del butano es menos 2.878,6 kilojulios por mol, es decir, que es una reacción esotérmica porque se desprende calor. 00:11:57
Escribe la reacción y calcula la energía total que puede obtenerse de una bombona de butano que contiene 4 kilogramos de gas al quemarlo en condiciones estándar. 00:12:14
Entonces, la reacción de combustión es la siguiente. C4H10, que es el butano, más oxígeno, O2, ahora la ajustamos, nos da dióxido de carbón, bono, CO2, gas, más agua líquida, ¿vale? 00:12:25
Entonces, como tenemos cuatro átomos de carbono, le ponemos un 4 al CO2. 00:12:45
Ahora contamos los hidrógenos, tenemos 10 de hidrógeno, por lo tanto ponemos un 5 delante del agua, 5 por 2, 10. 00:12:53
Y ahora ajustamos los oxígenos, tenemos el CO2, 4 por 2, 8, 5 del agua, 8 y 5, 13. 00:13:00
Entonces ponemos un 13 medios delante del oxígeno y ya la tendremos ajustada. 00:13:08
Entonces, la energía que se obtendrá de esos 4 kilos, nosotros sabemos que si quemamos un mol, obtenemos 2.878,6 kilojulios. 00:13:14
Entonces, tenemos que partir de esos 4 kilogramos y con los factores de conversión, pues llegaremos a obtener la energía después de quemar esos 4 kilogramos. 00:13:27
Entonces, tenemos 4 kilogramos de butano. Bueno, vamos a ver esos 4 kilogramos a cuántos gramos equivalen. 00:13:40
Entonces tenemos que un kilogramo de C4H10 son mil gramos de C4H10, es decir, el butano. 00:13:55
Ahora veremos por qué lo queríamos en gramos, porque sabemos que un mol de butano son, equivale, vamos a ver, pesa de 58 gramos. 00:14:09
A ver, como es C4H10, tenemos cuatro átomos de carbono, son 4 por 12, 48, más 10, 58, ¿vale? Luego la masa molar del C4H10 es igual a 58 gramos por cada mol. 00:14:29
Y el siguiente factor de conversión que tendríamos que aplicar sería que nosotros sabemos que un mol de butano cuando se quema desprende 2879. 00:14:53
48,6 kilojulios. 00:15:23
Entonces, ahora ya no tenemos más que simplificar y operar, con lo cual los moles también, con lo cual esto me da 1,99 por 10 a la 5 kilojulios, aproximadamente 2. 00:15:29
¿Vale? Esto es lo que se desprendería, aunque aquí lo he puesto negativo, el calor que yo obtengo, la energía total que obtengo cuando quemo 4 kilogramos de butano en condiciones estándar. 00:15:53
El segundo apartado del problema anterior es, calcula cuántos gramos de butano se tendrán que quemar para calentar 500 decímetros cúbicos de agua, que tiene una densidad de 1000 gramos por litro, desde 10 hasta 75 grados centígrados. 00:16:09
Bueno, necesitamos saber la cantidad de calor que necesitamos para calentar esta cantidad de agua 00:16:29
Y luego, una vez que sabemos el calor que necesitamos para calentar el agua 00:16:36
A ver cuántos gramos de butano tendremos que quemar para ello 00:16:41
Porque sabemos el calor del butano 00:16:45
Sabemos el calor del butano, la entalpía de combustión del butano 00:16:49
que es igual a menos 2.878, se desprenden, kilojulios por cada mol. 00:16:54
Es decir, que como se desprenden, es decir, que si quemamos una cantidad de gramos 00:17:08
vamos a tener una cantidad de calor. 00:17:13
Sabemos que por cada mol que se quema de butano se obtienen 2.878 kilojulios, ¿vale? 00:17:15
sino menos se debe a que la reacción es exotérica. 00:17:23
Bueno, entonces lo primero que vamos a saber es que el agua, para calentarlo, 00:17:27
el calor que se necesita lo vamos a calcular con la siguiente expresión. 00:17:31
El calor es igual que lo va a absorber el agua, absorbido por el agua, 00:17:35
es igual a la masa por el calor específico, masa de agua, 00:17:42
por el calor específico por la diferencia de temperatura, 00:17:47
O sea, temperatura final menos temperatura inicial. Esta es la fórmula. Luego necesito, por tanto, la masa de agua. Pero como me dan la densidad y me dan el volumen, yo sé que tengo 500 decímetros cúbicos. 00:17:50
Vamos a calcular la masa de agua. La masa de agua es igual al volumen, que son 500 decímetros cúbicos, por la densidad, que son 1000 gramos por litro, que es lo mismo que poner 1000 gramos por decímetro cúbico. 00:18:07
Y entonces esto sería igual a 500.000 gramos. 00:18:37
Bueno, pues ya conozco la masa de agua, por lo tanto puedo calcular el calor absorbido por el agua. 00:18:48
El calor absorbido por el agua es igual a la masa, que son 500 gramos, perdón, 500.000. 00:18:56
Por el calor específico del agua, el calor específico del agua es un dato que también se le da, calor específico es igual a una caloría por cada gramo y grado centígrado. 00:19:08
Pongo una caloría por cada gramo y grado centígrado. 00:19:23
Y por la diferencia de temperatura, es decir, la temperatura final menos la inicial. 00:19:28
Ponemos 75 menos, que queremos llegar a 75, menos 10 grados centígrados. 00:19:32
Simplificamos unidades y nos queda en calorías el resultado. 00:19:41
Y esto sería igual a, ponemos en notación científica, 3,25 por 10 a la 7 calorías. 00:19:46
Vale, pues ahora como a mí el calor de la reacción de combustión del butano me lo dan en kilojulios, vamos a ponerlo, estas calorías las vamos a pasar a kilojulios. 00:19:56
Entonces, 3,25 por 10 a la 7 calorías. Multiplicamos el factor de conversión que me relaciona las calorías con julios, por ejemplo, que una caloría equivale a 4,18 julios. 00:20:13
Y también puedo hacer el factor que me relaciona los kilojulios con los julios. 00:20:33
Entonces yo sé que un kilojulio, o lo quiero en kilojulios, equivale a mil julios. 00:20:44
Entonces esto operando me da, simplifico calorías y los julios también. 00:20:54
Bueno, esto me da 1,36 por 10 a la 5 kilojulios, que es la energía que yo necesito para calentar esa cantidad de agua. 00:21:03
La voy a sacar de la combustión del butano, ¿vale? 00:21:16
Entonces, yo sé que la combustión del butano, por cada mol que se quema de butano, yo obtengo 2.878 kilojulios. 00:21:20
Por lo tanto, vamos a relacionar moles con gramos y vamos a calcular el número de gramos que tenemos que quemar para calentar esa cantidad de agua. 00:21:28
Bueno, entonces sé que tengo que 1,36 por 10 a la 5 kilojulios que necesito para calentar el agua. 00:21:38
Voy a relacionarlo. Yo sé que por cada mol que se quema de butano, se desprenden, voy a poner negativo, 2.878 kilojulios. 00:21:52
Y también sé que un mol de butano son 58 gramos, con lo cual ya puedo simplificar los kilojulios. 00:22:06
con los kilojulios, los moles con los moles y el resultado me da en gramos, que son 2,64 00:22:34
por 10 a la 3 gramos de butano que tengo que quemar para calentar esa cantidad de agua. 00:22:43
Materias:
Química
Niveles educativos:
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M. Jesús V.
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Fecha:
22 de enero de 2025 - 17:36
Visibilidad:
Clave
Centro:
IES LOPE DE VEGA
Duración:
22′ 59″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1280x720 píxeles
Tamaño:
59.79 MBytes

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