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 ($\Delta H^{0}$) 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 ($\Delta S^{0}$) 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: $\Delta H_f^{0}(\text{COCl}_2\text{, g}) = -219{,}1\ \text{kJ mol}^{-1}$; $\Delta H_f^{0}(\text{CO, g}) = -110{,}5\ \text{kJ mol}^{-1}$.

$\textbf{a) Calcule la entalpía estándar de reacción (ΔH⁰) a 298 K para la descomposición del fosgeno.}$

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.

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

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.

$\Delta H_f^0(\mathrm{Cl_2},\mathrm{g})=0$

$\Delta H^0=\left[\Delta H_f^0(\mathrm{CO})+\Delta H_f^0(\mathrm{Cl_2})\right]-\Delta H_f^0(\mathrm{COCl_2})$

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

$\Delta H^0=+108{,}6\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}$

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

$\textbf{b) Indique si la reacción anterior es endotérmica o exotérmica. Justifique la respuesta.}$

$\Delta H^0=+108{,}6\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}>0$

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.

$\textbf{c) ¿Se puede afirmar que la variación de entropía (ΔS⁰) de la reacción química anterior es negativa? Justifique la respuesta.}$

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.

$\mathrm{COCl_2\,(g)} \rightleftharpoons \mathrm{CO\,(g)} + \mathrm{Cl_2\,(g)}$

$\Delta n_{\text{gas}}=2-1=+1>0$

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.

$\Delta S^0>0$

La variación de entropía es positiva. Combinada con el apartado anterior, se obtiene además una conclusión útil sobre la espontaneidad: con $\Delta H^0>0$ y $\Delta S^0>0$, el término $-T\Delta S^0$ 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.

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

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.