Pregunta Competencial Nº 1 · Química PAU Canarias Julio 2025

Tema: Termoquímica y espontaneidad · Del examen Julio (2025)

Enunciado

PREGUNTA COMPETENCIAL Nº 1

La guerra de Ucrania, iniciada en 2014 con la ocupación por parte de Rusia de la península de Crimea, y que posteriormente experimentó una importante escalada bélica a partir del 24 de febrero de 2022, ha puesto sobre la mesa la dependencia europea de los combustibles gaseosos procedente de Rusia y que, mayoritariamente eran transportados por medio de gaseoductos como el Nord Stream 1 y el Soyuz Brotherhood.

Los principales combustibles gaseosos empleados en Europa son:

El gas natural (compuesto mayoritariamente por metano)

El propano y el butano (que son principalmente gases licuados del petróleo)

En la tabla se recogen los valores de entalpías estándar de combustión junto a otros parámetros de interés:

ΔH∘combustioˊn (kJ/mol)\Delta H^\circ\text{combustión (kJ/mol)}

Punto de ebullición (°C)

Punto de inflamabilidad (°C)

Metano (gas natural)

-885,4

-162

-188

Propano

-2219,2

-42

-104

Butano

-2878,6

-1

-60

Datos:

Masas atómicas: C=12 u.\text{C}=12\text{ u.}; H=1 u.\text{H}=1\text{ u.}; O=16 u.\text{O}=16\text{ u.}

Entalpías estándar de formación: ΔHf∘(CO2)=−393,5 kJ/mol\Delta H^\circ_f (\text{CO}_2) = -393,5\text{ kJ/mol}; ΔHf∘(H2O)=−285,8 kJ/mol\Delta H^\circ_f (\text{H}_2\text{O}) = -285,8\text{ kJ/mol}

a)

Teniendo en cuenta que, en España, la tradicional "bombona de gas" contiene 12,5 kg de gas. Calcula cuál de los tres gases produce un mayor calor de combustión por bombona.

b)

De la información proporcionada de estos 3 combustibles gaseosos ¿Se puede encontrar un motivo por el que el propano y el gas natural se empleen más en las zonas de frío intenso, mientras que el butano lo haga en las zonas más templadas? Justifique su respuesta.

c)

Enuncie la ley de Hess y, haciendo uso de ella, calcule las entalpías estándar de formación del propano y del butano, empleando para ello los datos que se incluyen en esta pregunta.

Enunciado: Pregunta Competencial Nº 1 · Química PAU Canarias Julio 2025

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Calcula cuál de los tres gases produce un mayor calor de combustión por bombona.

Solución: Metano (gas natural)

a) Calor desprendido por la bombona de dicho gas:

Solución: 6,92⋅1056{,}92\cdot 10^5 kJ / 691719691719 kJ

b) De la información proporcionada de estos 3 combustibles gaseosos ¿Se puede encontrar un motivo por el que el propano y el gas natural se empleen más en las zonas de frío intenso, mientras que el butano lo haga en las zonas más templadas? Justifique su respuesta.

Solución: El butano tiene un punto de ebullición de −1 ∘C-1\,^\circ\text{C}, por lo que a temperaturas inferiores a 0 ∘C0\,^\circ\text{C} permanece en estado líquido dentro de la bombona y no se vaporiza para alimentar la caldera o estufa. En cambio, el propano (−42 ∘C-42\,^\circ\text{C}) y el metano (−162 ∘C-162\,^\circ\text{C}) tienen puntos de ebullición mucho más bajos, manteniéndose en fase gaseosa y funcionando adecuadamente incluso en climas de frío intenso.

c) Enuncie la ley de Hess

Solución: La variación de entalpía de una reacción química depende únicamente de los estados inicial y final del sistema, y es independiente del camino seguido o de las etapas intermedias a través de las cuales se produzca la transformación.

c) Calcule la entalpía estándar de formación del propano

Solución: −104,5-104{,}5 kJ/mol

c) Calcule la entalpía estándar de formación del butano

Solución: −124,4-124{,}4 kJ/mol

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