TERMODINAMICA DE MATERIALES PROBLEMAS PROPUESTOS

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2B + 3H2 + 3O2 + aq. = 2H3BO3 (solución diluida); ΔH°298K = - 512,8 Kcal.

B2O3 + 3 H2O(l) + aq. = 2 H3BO3 (solución diluida); ΔH°298K = - 4,12 Kcal

H2 + ½ O2 = H2O(l) ; ΔH°298K = - 68,73 Kcal

Calcular el calor de formación estándar del B2O3 por mol y por gramo de B2O3. Las masas atómicas del B y del O son 10.82 y 16.0 g/mol respectivamente.

23.- Se considera al carburo de calcio (CaC2) como un combustible potencial en un convertidor básico de oxígeno. Dependiendo de las condiciones se supone que se quemará CaC2 transformándose en CaO y CO ó CO2; Si el calor requerido para aumentar la temperatura de la chatarra de acero a 1600°C es de 333 Kcal/Kg (Energía calorífica por cada Kg de chatarra). Calcular cuántos Kg de chatarra de acero deberían cargarse por cada 1000 Kg de CaC2, cuando:

(a) Todo el CaC2 permite liberación de CO

(b) Todo el CaC2 permite liberación de CO2

(c) 60% de CaC2 se transforma en CO2 y el resto en CO.

24.- La reducción del óxido de hierro en un horno de fundición se desarrolla siguiendo las siguientes reacciones:

3 Fe2O3 + CO = 2 Fe3O4 + CO2;

Fe3O4 + CO = 3 FeO + CO2;

FeO + CO = Fe + CO2;

Calcular ΔH°298K para la reacción: Fe2O3 + 3 CO = 2 Fe + 3 CO2

25.- Calcular el calor de reacción del proceso Hall – Heroult, sabiendo que se da: Al2O3 + 3C = 3CO + 2Al, a 25°C, a partir de los siguientes datos:

2 Al + 3/2 O2 = Al2O3; ΔH°298K = - 7400 cal/gr de “Al” reactivado

C + ½ O2 = CO; ΔH° 298K = - 2250 cal/gr de “C” reactivado

26.- Calcular (a) La entalpía para la formación del NiO a 1707°C; (b) El calor requerido para aumentar la Temperatura de 1 mol de NiO desde 25°C hasta 1707 °C, sabiendo que cp(NiO) = 12,91 cal/°K mol.

27.- Calcular el calor de reacción de la cloruración del óxido de zirconio a 25° C y 777°C de acuerdo a la siguiente reacción:

ZrO2 + 2 Cl2 + C = ZrCl4 + CO2

Sabiendo que:

Cp(ZrCl4) = 31.92 – 2.91x105T-2 cal/mol °K

Cp(CO2) = 10.55 + 2.16x10-3T - 2.05x105T-2 cal/mol °K

Cp(ZrO2) = 16.64 + 1.80x10-3 T – 3.36x105T-2 cal/mol °K

Cp(Cl2) = 8.82 – 0.06x10-3T – 0.68x105T-2 cal/mol °K

Cp(C) = 4.10 + 1.02x10-3T – 2.10x105T-2 cal/mol °K

28.- La capacidad calorífica molar media a presión constante del Hidrógeno, el Oxígeno y el Vapor de agua, en el rango de 25°C a 100 °C son: 28.95; 29.46; y 33.60 J/mol °K, respectivamente. Calcular el calor de formación de vapor de agua a 100 °C.

29.- El ZnO puro es reducido por una cantidad estequiométrica de carbón en un crisol a 25°C. Los productos dejan el crisol a 907°C.

ZnO(s) + C(s) = Zn (g) + CO(g) [pic 1][pic 2]

[pic 3][pic 4]

Calcular la cantidad de calor por Kg de Zn producido en la reacción, sabiendo que:

- °Tfusión(Zn) = 420 °C, y ΔH°Latente(Zn) = 1.74 Kcal/mol

- °Tebullición(Zn) = 907 °C, y ΔH°vaporiz(Zn) = 27.8 Kcal/mol

- Capacidades caloríficas, Cp:

Para Zn:

- De 25°C a 420°C → Cp = 5.35 + 2.40x10-3T cal/mol °K

- De 420°C a 927°C → Cp = 7.75 Cal/mol °K

Para CO:

Para estado gaseoso, Cp = 6.8 + 0.98x10-3T – 0.11x105 T-2 cal/mol °K

30.- Calcular la variación de entalpía de la siguiente reacción a 1097 °C: Cu(l) + ½ Cl2(g) = CuCl(l)

Sabiendo que:

i.- Puntos de Fusión:

- °Tf,Cu = 1083 °C

- °Tf, CuCl = 430 °C

ii.- Calores de fusión:

- ΔHf, Cu = 3.1 Kcal/mol

- ΔHf, CuCl =2.45 Kcal/mol

iii.- Capacidades caloríficas, Cp:

Para el Cu:

- De 25°C a 1083°C → Cp = 5.41 + 1.50x10-3T cal/mol. K

- De 1083°C a 1327°C → Cp = 7.50 Cal/mol K

Para el CuCl:

- De 25°C a 430 °C → Cp = 5.87 + 19.2x10-3 T Cal/mol K.

- De 430°C a 1097 °C → Cp = 15.80 Cal /mol K.

Para el Cl2:

De 25°C a 2727°C → Cp = 8.82 + 0.06X10-3T – 0.68x105T-2 Cal/mol. K