Ejercicio resuelto de Entalpía · Química · Islas Baleares · 2026

El fosgeno (${\text{COCl}}_2$), también conocido como cloruro de carbonilo, es un gas tóxico que fue utilizado como arma química durante la Primera Guerra Mundial. Actualmente, se utiliza en la síntesis industrial de poliuretanos y pesticidas.

Este compuesto se puede descomponer según la reacción química siguiente:

${\text{COCl}}_2\text{ (g)}\rightleftharpoons \text{CO (g)}+{\text{Cl}}_2\text{ (g)}$

a) Calcule la entalpía estándar de reacción ($\mathrm{\Delta }{H}^0$) a 298 K para la descomposición del fosgeno.

b) Indique si la reacción anterior es endotérmica o exotérmica. Justifique la respuesta.

c) ¿Se puede afirmar que la variación de entropía ($\mathrm{\Delta }{S}^0$) de la reacción química anterior es negativa? Justifique la respuesta.

d) En la ficha de seguridad del compuesto ${\text{COCl}}_2$ aparece el pictograma siguiente. Indique su significado.



Datos: entalpías estándar de formación a 298 K: $\mathrm{\Delta }{H}_f^0({\text{COCl}}_2\text{, g})=-\mathrm{219,1}{\text{kJ mol}}^{-1}$; $\mathrm{\Delta }{H}_f^0(\text{CO, g})=-\mathrm{110,5}{\text{kJ mol}}^{-1}$.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Calcule}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{entalp}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{est}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{ndar}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{(ΔH⁰)}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{298}}\mathbf{\text{K}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{descomposici}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{fosgeno.}}$

Se aplica la ley de Hess con entalpías de formación: la de la reacción es la suma de las de los productos menos la de los reactivos, cada una por su coeficiente.

$\mathrm{\Delta }{H}^0=\sum n_p\mathrm{\Delta }{H}_f^0(\text{productos})-\sum n_r\mathrm{\Delta }{H}_f^0(\text{reactivos})$

El cloro molecular es un elemento en su forma más estable a 298 K, así que su entalpía de formación es nula y no hace falta que el enunciado la dé.

$\mathrm{\Delta }{H}_f^0(\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2,\mathrm{g})=0$

$\mathrm{\Delta }{H}^0=[\mathrm{\Delta }{H}_f^0(\mathrm{C}\mathrm{O})+\mathrm{\Delta }{H}_f^0(\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2)]-\mathrm{\Delta }{H}_f^0(\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2)$

$\mathrm{\Delta }{H}^0=[-\mathrm{110,5}+0]-(-\mathrm{219,1})$

$\mathrm{\Delta }{H}^0=+\mathrm{108,6}\mathrm{k}\mathrm{J}\mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$

La descomposición de un mol de fosgeno en monóxido de carbono y cloro necesita 108,6 kJ.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{anterior}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{endot}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{rmica}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{exot}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{rmica.}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{respuesta.}}$

$\mathrm{\Delta }{H}^0=+\mathrm{108,6}\mathrm{k}\mathrm{J}\mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}>0$

La variación de entalpía es positiva, lo que significa que el sistema absorbe energía del entorno: la reacción es endotérmica.

Se entiende bien desde el punto de vista de los enlaces: hay que romper los enlaces del fosgeno, y la energía que se recupera al formar los del monóxido de carbono y los del cloro no llega a compensarla. Coherente con ello, el fosgeno es estable a temperatura ambiente y solo se descompone de forma apreciable al calentarlo por encima de unos 500 °C.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{¿Se}}\mathbf{\text{puede}}\mathbf{\text{afirmar}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{variaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{entrop}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{(ΔS⁰)}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{mica}}\mathbf{\text{anterior}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{negativa?}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{respuesta.}}$

No, no se puede afirmar: es justo al revés. El signo de la variación de entropía en una reacción entre gases lo marca, sobre todo, la variación del número de moles gaseosos.

$\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2(\mathrm{g})\rightleftharpoons \mathrm{C}\mathrm{O}(\mathrm{g})+\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2(\mathrm{g})$

$\mathrm{\Delta }{n}_{\text{gas}}=2-1=+1>0$

De un mol de gas se pasa a dos, de modo que el desorden del sistema aumenta: hay más partículas independientes y más maneras de repartir la energía entre ellas.

$\mathrm{\Delta }{S}^0>0$

La variación de entropía es positiva. Combinada con el apartado anterior, se obtiene además una conclusión útil sobre la espontaneidad: con $\mathrm{\Delta }{H}^0>0$ y $\mathrm{\Delta }{S}^0>0$, el término $-T\mathrm{\Delta }{S}^0$ solo llega a imponerse a temperaturas altas, así que la descomposición del fosgeno no es espontánea a 298 K pero sí lo será por encima de cierta temperatura.

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{En}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{ficha}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{seguridad}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{compuesto}}\mathbf{\text{COCl₂}}\mathbf{\text{aparece}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{pictograma}}\mathbf{\text{siguiente.}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{significado.}}$

Es el pictograma GHS06, la calavera con las dos tibias cruzadas dentro del rombo rojo, que advierte de toxicidad aguda.

Se coloca en las sustancias que pueden causar la muerte o efectos tóxicos graves en poco tiempo, incluso en dosis pequeñas, por ingestión, inhalación o contacto con la piel. El fosgeno lo lleva por su toxicidad por inhalación: es un gas que ataca el tejido pulmonar, y su peligro se agrava porque los síntomas aparecen con horas de retraso.

No debe confundirse con el GHS07, el signo de exclamación, que corresponde a una toxicidad mucho más leve, ni con el GHS08, el busto humano, reservado a los efectos graves a largo plazo como la carcinogenicidad.