Energetyka reakcji chemicznych – ćwiczenia

1. Energetyka reakcji chemicznych : zadania

Zakładam, że jesteś już po przerobieniu entalpii reakcji i masz nieposkromioną ochotę przećwiczyć to na zadaniach, to jesteś w świetnym miejscu!

Zadanie 1 − Oblicz ile ciepła wydzieli się podczas spalania 17,4 g acetonu o wzorze sumarycznym C3H6O.     ΔHsp (C3H6O) = − 1820 kJ/mol

Zadanie 2 − Entalpia spalania sacharozy (C12H22O11)  wynosi −16,52 kJ • gー1  . Oblicz entalpię spalania sacharozy w przeliczeniu na jeden mol sacharozy. 

Zadanie 3 − Entalpia neutralizacji opisuje reakcję zobojętnienia, czyli reakcji kwasu z zasadą. Oblicz entalpię neutralizacji dla reakcji kwasu solnego z wodorotlenkiem sodu. Entalpie tworzenia zostały podane niżej. 

SubstancjaHClNaOHNaClH2O
ΔHtw (kJ/mol)− 167− 470,11− 411,3− 285,8

Zadanie 4 − Oblicz ile ciepła wydzieli się podczas spalania 3,78 dm3 etanolu o gęstości d = 0,79 g • cmー3 . Entalpia spalania etanolu (C2H6O)  wynosi −1357,2 kJ/mol/

Zadanie 5 −  Oblicz entalpię następujących reakcji, wiedząc że ΔHtw (NH3) =  − 45,9 kJ/mol

  1. N2 + 3H2 ⟶ 2NH3
  2. 3N2 + 9H2 ⟶ 6NH3 
  3. ¼  N2 + ¾ H2 ⟶ ½ NH3   

Zadanie 6 −  Oblicz entalpię następujących reakcji, na podstawie entalpii tworzenia podanych w tabeli. 

SubstancjaNONO2FeS (s)H2S (g)HCl (aq)HCl (g)FeCl2 
ΔHtw (kJ/mol)91,334,2− 95,1− 20,6− 167− 92,3− 342
  1. 2NO + O2  ⟶ 2NO2
  2. FeS (s) + 2HCl (g)  ⟶ FeCl2 + H2S (g)

 Zadanie 7 −  Oblicz entalpię reakcji, na podstawie entalpii spalania podanych w tabeli. 

SubstancjaAl (s)Ba (s)
ΔHsp (kJ/mol)− 838− 553,5

2Al (s) + 3BaO (s)  ⟶  Al2O3 (s) + 3Ba (s)

2. Rozwiązania

Zadanie 1 :   n = 17,4/58 = 0,3 mola acetonu. Przy spalaniu 1 mola acetonu wydziela się 1820 kJ ciepła, więc spalanie 0,3 mola da  0,3 • 1820 = 546 kJ ciepła. 

Zadanie 2 :  Masa molowa sacharozy to M = 342 g/mol. Z proporcji mamy, że 1 g sacharozy daje 16,52 kJ ciepła, więc  342 g  to  nasze   x. W takim razie  x = 5649,84 kJ. Entalpia spalania sacharozy wynosi zatem ΔHsp (C12H22O11) = − 5649,84 kJ/mol

Zadanie 3 :  Zaczynamy od napisania równania reakcji :   HCl + NaOH ⟶ NaCl + H2O . Entalpia reakcji to suma entalpii tworzenia produktów odjąć suma entalpii tworzenia substratów. Czyli :   ΔH = (− 411,3 + − 285,8) − (− 167 + − 470,11) = − 59,99 ≅   − 60 kJ/mol

Zadanie 4 :  Najpierw równanie reakcji!  C2H6O +3O2  ⟶ 2CO2 + 3H2O . Korzystając z gęstości oraz objętości możemy obliczyć masę użytego do spalania etanolu, czyli :  d = m/V  ;  0,79 = m/3780 ⇒  m = 2986,2 g etanolu (musisz pamiętać o ujednoliceniu jednostek, przecież gęstość jest w centymetrach, a objętość w zadaniu została podana w decymetrach). Masę etanolu zamieniamy na liczbę moli (M = 46 g/mol), otrzymując 2986,2/46 = 64,92 moli. Dalej korzystamy z entalpii spalania. Spalenie jednego molu etanolu wiąże się z wydzieleniem 1357,2 kJ ciepła, więc 64,92 mola  da 88109,4 kJ ciepła. 

Zadanie 5 :  Zadanie sprawdza znajomość entalpii tworzenia danej substancji, która zawsze jest przeliczona na 1 mol tej substancji (czyli u nas amoniaku). Dalej liczymy z proporcji. Skoro entalpia tworzenia 1 mola amoniaku wynosi  −45,9 kJ , to entalpia tworzenia dwóch moli amoniaku (reakcja 1) wynosi −91,8 kJ. Dla drugiej reakcji ΔH = −275,4 kJ , dla trzeciej ΔH = −22,95 kJ 

Zadanie 6 :  W tym zadaniu w drugim przykładzie trzeba uważać, na poprawny stan skupienia substancji (więc z tabelki dla HCl bierzemy wartość −92,3 , a nie −167). Natomiast w pierwszej reakcji w tabelce ,,brakuje tlenu” , jednak tlen w takiej formie występuje w stanie standardowym, więc entalpia tworzenia wynosi dla niego zero.  Dla pierwszej reakcji :  ΔH = 2 • 34,2 − (2 • 91,3) = − 114,2  kJ/mol .  Dla drugiej reakcji :  ΔH =(− 20,6 + − 342) − (− 95,1 + 2 • − 92,3) = − 82,9 kJ/mol

Zadanie 7 :  Entalpie reakcji na podstawie spalań liczy się w taki sposób, że od sumy entalpii spalania substratów należy odjąć sumę entalpii spalań produktów. Zatem: ΔH =(2 • − 838) − (3 • − 553,5) = − 15,5 kJ/mol

Leave a Reply

%d bloggers like this: