Química - 3º B.D.

Una muestra de 50,00 mL de una solución 0,400 mol/L de sulfato de cobre (II) a 23,35 °C se mezcla con 50,00 mL de una solución de hidróxido de sodio 0,600 mol/L también a 23,35 °C, en un calorímetro. Después de transcurrida la reacción, la temperatura de la situación final del sistema se mide y es 26,65 °C. La densidad de la solución final es de 1,02 g/mL. El calorímetro tiene una capacidad calorífica (K) de 24,0 J/°C.

La siguiente ecuación química representa lo que ocurre: 

CuSO_{4 (ac)} + 2 NaOH _(ac) → Cu(OH)_{2 (s)} + Na₂SO_{4 (ac)}

Calcular la cantidad de calor liberado en el proceso.

Suponer que el calor específico (Ce) de la mezcla final es el mismo que el del agua líquida: 4,18 J/g.°C.

• Identificar los datos que da la letra:
  

Ce mezcla = 4,18 J/g.°C

V_mezcla = 50,00 mL + 50,00 mL = 100,00 mL

Ti = 23,35 °C

Tf = 26,65 °C

ΔT= Tf - Ti           ΔT= 26,65 - 23,35 = 3,30 °C

K = 24,0 J/°C.

• Planteo:

La cantidad de calor liberado en la reacción se absorbe por la mezcla y el calorímetro (suponiendo despreciable las pérdidas al entorno). 

Q_{P reacción} = Q_{P situación final del sistema} + Q_{P K}

Q a presión constante de la situación final del sistema (Q_{P situación final del sistema}):

Para hallar el calor se debe conocer la masa de la mezcla final. Para ello se utiliza la expresión matemática de la densidad (d = m/V), despejando la masa.

m = d.V = 1,02 g/mL . 100,00 mL = 102 g

Q_{P situación final del sistema}  = m . Ce . ΔT

Q_{P situación final del sistema} = 102 g . 4,18 J/g.°C . 3,30 °C = 1407 J

Q absorbido por el calorímetro a presión constante (Q_{P K}):

Q_{P K} = K . ΔT

Q_{P K} = 24,0 J/°C . 3,30 °C = 79,2 J

Q reacción a presión constante (Q_{P reacción}):

Q_{P reacción} = 1407 J + 79,2 J = 1486 J