Ejercicio Química Selectividad PAU (junio 2014, Andalucía): termoquímica y estequiometría en la formación de CCl4

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Contenido del Vídeo

En este ejercicio resuelto de química de Selectividad (Prueba de acceso a la universidad, PAU) de la comunidad autónoma de Andalucía, de junio de 2014, calcularemos la entalpía estándar de una reacción de producción de tetracloruro de carbono, CCl₄. Para ello utilizaremos las entalpías estándar de formación de los compuestos que intervienen en la reacción, que nos dan como datos. Es decir:

Fórmula general para el cálculo de la entalpía de reacción con las entalpías de formación

El enunciado completo es el siguiente:

Para la obtención del tetracloruro de carbono según la siguiente reacción:

CS₂ _(l) + 3Cl_{2 (g)} → CCl_{4 (l)} + S₂Cl_{2 (l)}

a) Calcula el calor de reacción a presión constante, a 25 ºC y en condiciones estándar.
b) ¿Cuál es la energía intercambiada en la reacción anterior, en las mismas condiciones, cuando se forma un litro de CCl₄ cuya densidad es 1,4 g · mL^–1?
DATOS: ∆H^o_f (CS₂) = 98,70 kJ · mol^–1; ∆H^o_f (CCl₄) = – 135,40 kJ · mol^–1; ∆H^o_f (S₂Cl₂) = – 59,80 kJ · mol^–1; Masas atómicas: A(C) = 12 u; A(Cl) = 35,5 u

Como podemos observar, tenemos un primer apartado de termoquímica en el que debemos aplicar la fórmula anteriormente indicada para calcular el calor de reacción estándar o entalpía de reacción. De esta forma, la aplicación de la fórmula a la reacción concreta será:

ΔH^o_r = ΔH^o_fCCl₄ + ΔH^o_fS₂Cl₂ – ΔH^o_fCS₂ – 3·ΔH^o_fCl₂

La entalpía de formación del Cl₂ (que no nos dan, de hecho, en el enunciado) es cero por ser un elemento puro.

Una vez calculada la entalpía de la reacción, en un segundo apartado nos piden realizar unos cálculos estequiométricos. Para realizarlos partiremos de la cantidad de tetracloruro de carbono producida, 1 litro, tal y como se puede observar paso a paso en el vídeo.