El cloroeteno (CH2=CHCl), también llamado cloruro de vinilo, figura entre los compuestos químicos más producidos en el mundo porque es el monómero a partir del cual se obtiene el cloruro de polivinilo (PVC), un plástico muy conocido y muy utilizado para fabricar tuberías, persianas o ventanas, entre otras aplicaciones.El cloruro de vinilo, CH₂=CHCl, se transforma con un catalizador en el polímero: la unidad −CH₂−CHCl− entre corchetes con el subíndice nEl cloruro de vinilo se puede obtener a partir de acetileno (CH≡CH) y cloruro de hidrógeno según la reacción de síntesis siguiente:CH≡CH(g)+HCl(g)→CH2=CHCl(g)Después, este compuesto puede reaccionar fácilmente con cloro para dar 1,1,2-tricloroetano, un disolvente organoclorado:CH2=CHCl(g)+Cl2(g)→CH2Cl−CHCl2(l)Datos:
Sustancia
CH≡CH(g)
HCl(g)
CH2=CHCl(g)
Entalpía estándar de formación a 298 KΔHf∘ (kJ mol−1)
−226,9
−92,3
−37,26
Sustancia
C—C
C—H
C=C
Cl—Cl
C—Cl
Entalpía de enlace a 25 °C y 1 atmósfera (kJ mol−1)
348
412
608
242
328
Constante universal de los gases ideales: R=0,082atm L K−1mol−1;R=8,314J K−1mol−1. Números atómicos: Z(H)=1;Z(C)=6;Z(Cl)=17. Electronegatividad según la escala de Pauling: H = 2,2; C = 2,5; Cl = 3,2. Cuestión 4b (1,25 puntos) Calcule el calor a presión constante y a volumen constante de la reacción de síntesis del cloruro de vinilo en condiciones estándar a 25 °C. Justifique si esta reacción es endotérmica o exotérmica en estas condiciones.
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Resultado
qp=ΔH∘=281,94kJ mol−1qv=ΔU∘=284.417,57J mol−1La reacción es endotérmica (ΔH∘>0).
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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.
Cálculo del calor a presión constante Cálculo de la entalpía estándar de la reacción de síntesis del cloruro de viniloCH≡CH(g)+HCl(g)→CH2=CHCl(g)0,10 p.ΔHreaccioˊn∘=(∑npΔHfproductos∘)−(∑nrΔHfreactivos∘)(∑npΔHf,productos∘)=(1×ΔHf∘CH2=CHCl)(∑nrΔHf,reactivos∘)=[(1×ΔHf∘CH≡CH)+(1×ΔHf∘HCl)]ΔHreaccioˊn∘=1×(−37,26kJ mol−1)−[1×(−226,9kJ mol−1)+1×(−92,3kJ mol−1]0,35 p.⇒ΔHreaccioˊn∘=281,94kJ mol−1Calor a presión constante 0,20 p.⇒qp=ΔHreaccioˊn∘⇒qp=281,94kJ mol−1Cálculo del calor a volumen constante 0,10 p.⇒qv=ΔUreaccioˊn∘Energía interna de la reacción a 25 ºC (298 K)ΔH∘=ΔU∘+ΔnRTΔn=1−2=−1mol281,94kJ1kJ1000J=ΔU∘+((−1)×8,314J K−1mol−1×298K)ΔU∘=281940J+(1×8,314J K−1mol−1×298K)=284.417,57J mol−10,35 p.⇒ΔU∘=284.417,57J mol−1Justificación de qué tipo de reacción se trata 0,15 p. La reacción que se produce es endotérmica a 25 ºC (298 K), porque ΔHreaccioˊn∘>0, y eso significa que se absorbe calor durante la síntesis de cloruro de vinilo.
