Galicia. Examen PAU resuelto de Química. Julio 2025

3.2. Las entalpías normales de formación del propano gaseoso (C₃H₈), dióxido de carbono gaseoso y agua líquida son, respectivamente, 104,7, 393,5 y 285,8 kJ/mol a 1 atm de presión y 25 ⁰C.

3.2.1.    Escriba la reacción de combustión del propano y calcule la entalpía de dicha reacción. (1 punto)

3.2.2.    Calcule el calor que se desprende en la reacción de combustión anterior cuando se hacen reaccionar 150 litros de oxígeno medidos a 25 ⁰C y 1 atm de presión con la cantidad estequiométrica de propano. (1 punto)

3.2.3.    Discuta razonadamente si es cierto que una reacción exotérmica será siempre espontánea. (0,5 puntos)

 

DATOS:

 

3.2.1.    La reacción de combustión ajustada del propano será:

 

 

Primero vamos a calcularla aplicando la ley de Hess. Para ello escribimos las reacciones de formación, con sus entalpías, que nos da el enunciado:

 

 

 

 

Combinando estas tres ecuaciones podemos obtener la de combustión del propano. Para ello tenemos que girar la primera ecuación para tener en productos el propano (cambiamos el signo de la entalpía), la segunda la multiplicamos por tres para obtener los 3 moles de dióxido de carbono de la ecuación de combustión del propano (también multiplicamos por 3 la entalpía) y, la última ecuación la multiplicamos por 4 para obtener los 4 moles de agua de la ecuación que queremos obtener (también multiplicamos por 4 la entalpía):

 

 

 

     

 

Otra forma de hacerlo sería empleando la fórmula que resulta igualmente de aplicar la ley de Hess:

 

 

Si la aplicamos a la reacción de combustión del propano, tenemos las entalpías de formación de los productos y de los reactivos (la del oxígeno es cero porque la entalpía de formación de un elemento en estado elemental o natural más estable es nula) y podemos calcular la de combustión del propio propano:

 

 

 

 

 

3.2.2.    Los datos que tenemos son los siguientes:

 

 

 

Con la ecuación de los gases ideales calculamos los moles de oxígeno:

 

 

 

A partir de los moles de oxígeno calculamos los de propano y como calculamos la entalpía de combustión del propano, sabemos que por cada mol de este gas quemado se desprenden 2 219 kJ:

 

 

 

3.2.3.   Una reacción exotérmica no siempre es espontánea. El signo de la energía de Gibbs, , es el que determina la espontaneidad de una reacción. De forma que si es negativa es espontánea. La energía de Gibbs se calcula: . Depende por lo tanto de dos términos, el entálpico, , y el entrópico . Que la reacción sea exotérmica ayuda, puesto que , pero si , es decir, si los productos de la reacción están más ordenados, molecularmente hablando, que los reactivos, entonces debido al signo menos que hay delante de la temperatura, hará que el término entrópico sea positivo. Dependerá entonces de cuál de los dos términos sea mayor en valor absoluto. Es decir, influirá decisivamente la temperatura. A temperaturas altas aumentará el término entrópico y la reacción será espontánea. Sin embargo, sí que lo será a bajas temperaturas.