Ejercicios: Reacciones exotérmicas y endotérmicas

Define reacción exotérmica y reacción endotérmica. Indica en cada caso si el sistema libera o absorbe energía y qué ocurre con la temperatura del entorno.

En una práctica de laboratorio mezclas dos disoluciones en un vaso de precipitados. La temperatura inicial es de $20\ ^\circ\text{C}$ y, al terminar la reacción, el termómetro marca $35\ ^\circ\text{C}$. Clasifica la reacción como exotérmica o endotérmica y justifica tu respuesta.

Clasifica cada proceso como exotérmico o endotérmico:

1. a) la combustión del gas propano en una estufa;

1. b) la fotosíntesis de una planta;

1. c) la combustión de la madera en una fogata.

Explica brevemente tu decisión en cada caso.

Un grupo de estudiantes registró la temperatura antes y después de tres reacciones en un calorímetro sencillo:

Clasifica las reacciones 1 y 2 y explica hacia dónde fluye el calor en cada una. Señala qué se puede concluir de la reacción 3 y por qué no basta con ese dato para afirmar que no hay intercambio de energía.

Se descompone peróxido de hidrógeno ($\text{H}_2\text{O}_2$) en dos ensayos iguales, con la misma cantidad de reactivo. En el primero no se agrega nada. En el segundo se agrega una pequeña cantidad de dióxido de manganeso, $\text{MnO}_2$, que actúa como catalizador. En ambos casos la temperatura sube de $20\ ^\circ\text{C}$ a $26\ ^\circ\text{C}$, pero tarda 30 minutos en el primero y 3 minutos en el segundo.

1. a) Clasifica la reacción como exotérmica o endotérmica.

1. b) Explica qué cambia y qué no cambia por la presencia del catalizador.

Las compresas instantáneas frías contienen nitrato de amonio, que al disolverse en agua hace bajar la temperatura. Las compresas calientes usan cloruro de calcio, que al disolverse hace subir la temperatura.

1. a) Clasifica cada disolución como exotérmica o endotérmica.

1. b) Explica en cada caso si la energía absorbida al romper las interacciones iniciales es mayor o menor que la liberada al formar las nuevas.

1. c) Indica cuál de las dos compresas usarías para una torcedura de tobillo en un partido de fútbol y por qué.

El diagrama de energía de una reacción da estos valores: los reactivos tienen una energía de $50\ \text{kJ}$, los productos de $20\ \text{kJ}$ y el estado de transición de $120\ \text{kJ}$.

1. a) Calcula el cambio de entalpía $\Delta H$ de la reacción directa y clasifícala como exotérmica o endotérmica.

1. b) Calcula la energía de activación de la reacción directa y la de la reacción inversa.

1. c) Indica cómo cambiarían estos valores si se agregara un catalizador, y qué valor permanecería igual.

Un estudiante afirma: «Toda reacción que necesita una chispa o un fósforo para empezar tiene que ser endotérmica». Analiza esta afirmación usando como ejemplo la combustión del gas de una estufa.

Contrástala con la calcinación de la caliza, $\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2$, que requiere calentar de forma continua. Argumenta la diferencia entre energía de activación y cambio de entalpía, y di si la afirmación es correcta o no.