Termoquímica y entalpías de reacción

Solución oficial

Corrección oficial de la PAU de Cataluña (Generalitat de Catalunya), traducida del catalán. Las puntuaciones de cada paso son las de la pauta de corrección.

a)

Formulación. Etanol: $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$ [−0,5 p si no lo formulan bien]

Reacción de combustión del etanol

0,2 p. $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}(\text{l}) + 3\,\text{O}_2(\text{g}) \rightarrow 2\,\text{CO}_2(\text{g}) + 3\,\text{H}_2\text{O}(\text{l})$

• Se considera correcto aunque no expliciten el estado físico de las sustancias (líquidos y gases).

Comparación entre la combustión del octano y del etanol

Calculamos la entalpía estándar de la reacción de combustión del etanol:

0,1 p. $\Delta H^\circ_{\text{reacción}} = \left(\sum n_p\,\Delta H^\circ_{f,\ \text{productos}}\right) - \sum n_r\,\Delta H^\circ_{f,\ \text{reactivos}}$

$\Delta H^\circ_{\text{reacción}} = \left[(2\times\Delta H^\circ_{f,\ \text{dióxido de carbono}}) + (3\times\Delta H^\circ_{f,\ \text{agua}}\right] - \left[(1\times\Delta H^\circ_{f,\ \text{etanol}})\right]$

$\Delta H^\circ_{\text{reacción}} = \left[(2\times(-393)) + ((3\times(-264))\right] - \left[(1\times(-278))\right]$

0,2 p. $\Delta H^\circ_{\text{reacción}} = -1300\ \text{kJ}$

0,1 p. A presión constante $\Rightarrow q_p = \Delta H^\circ_{\text{reacción}}$ (donde $q_p$ es el calor a presión constante)

Calculamos el calor obtenido al quemar 1 litro de etanol:

Datos. Masa molecular del etanol $= (2\times 12) + (1\times 16) + (6\times 1) = 46\ \text{g/mol}$

Densidad del etanol líquido $= 780\ \text{g/L}$

Variación de entalpía de la reacción (tal como está ajustada) $= -1300\ \text{kJ}$

$1\ \text{L CH}_3\text{CH}_2\text{OH}\times(780\ \text{g CH}_3\text{CH}_2\text{OH} / 1\ \text{L CH}_3\text{CH}_2\text{OH})\ \times$

$\times\,(1\ \text{mol CH}_3\text{CH}_2\text{OH} / 46\ \text{g CH}_3\text{CH}_2\text{OH})\times(-1300\ \text{kJ} / 1\ \text{mol CH}_3\text{CH}_2\text{OH}) = -22043\ \text{kJ}$

0,3 p. $\Rightarrow$ Calor obtenido (desprendido) $= 22043\ \text{kJ}$

Comparamos el calor obtenido al quemar octano o etanol:

Combustión de 1 L de octano $\Rightarrow q_p = 31842\ \text{kJ}$

Combustión de 1 L de etanol $\Rightarrow q_p = 22043\ \text{kJ}$

0,1 p. $\Rightarrow$ Al quemar 1 L de etanol se obtiene menos energía en forma de calor que al quemar 1 L de octano.

b)

Peligros que nos indican estos pictogramas

0,3 p. Pictograma A: inflamable. Este producto arde muy fácilmente en contacto con una llama, una chispa, electricidad estática, etc.

0,3 p. Pictograma B: irritación cutánea. Este producto, por contacto breve, prolongado o repetitivo con la piel o las mucosas, puede provocar una reacción inflamatoria.

0,2 p. Pictograma C: peligroso por aspiración. Este producto puede llegar al organismo por inhalación y causar efectos graves, agudos o crónicos muy diversos para la salud. Así, pueden provocar efectos cancerígenos, tóxicos para la reproducción, causar efectos nefastos en las funciones sexuales, modificar el funcionamiento de ciertos órganos (hígado, pulmones), el sistema nervioso, entre otros.

0,2 p. Pictograma D: peligroso para el medio ambiente (acuático). Este producto provoca efectos nefastos para los organismos que se encuentran en este ecosistema (medio ambiente acuático), a corto o largo plazo.

• En la explicación de los peligros del pictograma D, consideramos correcto tanto si explicitan medio ambiente acuático (que es lo más correcto) como solo medio ambiente.