Kalorimetria és hőáramlás: dolgozott kémiai problémák

hőmennyiségmérés a hőátadás és az állapotváltozások vizsgálata kémiai reakciók, fázisátmenetek vagy fizikai változások eredményeként. A hőváltozás mérésére szolgáló eszköz a kaloriméter. Két népszerű kaloriméter típus a kávécsésze kaloriméter és a bomba kaloriméter.

Ezek a problémák megmutatják, hogyan kell kiszámítani a hőátadást és entalpia változás kaloriméter adatok felhasználásával. Miközben ezeket a problémákat megoldja, olvassa el a következő szakaszokat: kávéscsésze és bomba kalorimetriája és a hőkémiai törvények.

A következő sav-bázis reakciót egy kávéscsésze kaloriméterben hajtjuk végre:

• H⁺(aq) + OH^-(aq) → H₂O (l)

110 g víz hőmérséklete 25,0 ° C-ról 26,2 ° C-ra emelkedik, amikor 0,10 mol hidrogénatom van⁺ 0,10 mol OH-val reagáltatjuk^-.

• Számítsuk ki q_víz
• Számítsa ki a reakció ΔH-ját
• Számítsuk ki ΔH, ha 1,00 mol OH^- 1,00 mol H-val reagál⁺

Használja ezt az egyenletet:

• q = (fajlagos hő) x m x Δt

Ahol q a hőáram, m is tömeg grammban, és Δt a hőmérséklet változása. Dugja be a probléma megadott értékeit, így kap:

• q_víz = 4,18 (J / g · C;) x 110 g x (26,6–25,0 ° C).
• q_víz = 550 J
• ΔH = - (q_víz) = - 550 J

Tudod, hogy ha 0,010 mol H⁺ vagy OH^- reagál, ΔH = 550 J:

• 0,010 mol H⁺ ~ -550 J

Ezért 1,00 mol H-ra⁺ (vagy OH^-):

• ΔH = 1,00 mol H⁺ x (-550 J / 0,010 mol H⁺)
• ΔH = -5,5 x 10⁴ J
• ΔH = -55 kJ

• 550 J (Mindenképpen rendelkezzen kettővel Jelentős számok.)
• -550 J
• -55 kJ

Amikor a rakétaüzemanyag hidrazinjának 1000 g-os mintája van, N₂H₄, bomba kaloriméterben égetik, amely 1200 g vizet tartalmaz, a hőmérséklet 24,62 C-ról 28,16 C-ra emelkedik. Ha a bomba C értéke 840 J / C, akkor számítsa ki:

• q_reakció 1 grammos minta elégetésére
• q_reakció egy mol hidrazin elégetésére a bomba kaloriméterében

Bomba kaloriméter esetén használja ezt az egyenletet:

• q_reakció = - (qwater + qbomb)
• q_reakció = - (4,18 J / g · C x m víz x Δt + C x Δt)
• q_reakció = - (4,18 J / g · C x m víz + C) Δt

Ahol q a hőáramlás, m a tömeg grammban, és Δt a hőmérséklet változása. A probléma megadott értékeinek beillesztése:

• q_reakció = - (4,18 J / g · C x 1200 g + 840 J / C) (3,54 C)
• q_reakció = -20,700 J vagy -20,7 kJ

Most már tudja, hogy 20,7 kJ hő fejlődik minden elégetett gramm hidrazinhoz. Használni a periódusos táblázat kapni atomsúlyokszámítsuk ki, hogy egy mol hidrazin, N₂H₄tömege 32,0 g. Ezért egy mol hidrazin elégetésére:

• q_reakció = 32,0 x -20,7 kJ / g
• q_reakció = -662 kJ

• -20,7 kJ
• -662 kJ