Chemia fizyczna · matura rozszerzona
Obliczanie entalpii reakcji: zadania z rozwiązaniami
Entalpia z entalpii tworzenia albo spalania to na maturze niemal pewne punkty. Cała trudność sprowadza się do jednego: nie pogubić się w minusach. Serio, tyle. Weźmiemy trzy prawdziwe zadania, rozłożymy je na czynniki, a rozwiązanie każdego masz dodatkowo na filmie. Lecimy.
Zanim wskoczymy w zadania, jedna zasada
Brzmi groźnie, a to dosłownie jedno zdanie: entalpia reakcji = suma entalpii tworzenia produktów − suma entalpii tworzenia substratów. Produkty minus substraty, pilnujesz tylko współczynników. No dobra, a co z pierwiastkami w stanie standardowym, jak O2 czy Cu? Ich entalpia tworzenia to okrągłe zero, czyli jeden kłopot z głowy. To co, sprawdzamy na zadaniach?
Oblicz efekt cieplny reakcji, w której przepuszczono 6,8 g amoniaku nad stałym tlenkiem miedzi(II) użytym w nadmiarze:
Entalpie tworzenia NH3, CuO i H2O wynoszą odpowiednio −46, −155 i −285 kJ/mol.
Rozwiązanie tłumaczę na filmie:
Pokaż rozwiązanie
Cu i N2 to pierwiastki w stanie standardowym, więc ich entalpia tworzenia = 0.
ΔH = [3·(−285)] − [2·(−46) + 3·(−155)] = −855 − (−557) = −298 kJ na 2 mole NH3 (34 g).
Z proporcji dla 6,8 g: 6,8/34 = 0,2, zatem 0,2 · 298 kJ. I tyle, minusy tylko straszyły.
Oblicz entalpię reakcji na podstawie entalpii tworzenia z tabeli:
2) FeS(s) + 2 HCl(g) → FeCl2 + H2S(g)
| Substancja | NO | NO2 | FeS(s) | H2S(g) | HCl(aq) | HCl(g) | FeCl2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ΔHtw (kJ/mol) | 91,3 | 34,2 | −95,1 | −20,6 | −167 | −92,3 | −342 |
Rozwiązanie tłumaczę na filmie:
Pokaż rozwiązanie
Reakcja 1. Tlen to pierwiastek, ΔHtw(O2) = 0.
ΔH = 2·34,2 − 2·91,3 = 68,4 − 182,6 = −114,2 kJ
Reakcja 2. Kluczowe: HCl jest gazem, więc bierzemy −92,3 (a nie −167 dla roztworu).
ΔH = [(−342) + (−20,6)] − [(−95,1) + 2·(−92,3)] = −362,6 − (−279,7) = −82,9 kJ
Oblicz entalpię reakcji na podstawie entalpii tworzenia z tabeli:
| Substancja | C2H5OH | CH3CHO | CH3CH(OC2H5)2 | H2O |
|---|---|---|---|---|
| ΔHtw (kJ/mol) | −278 | −194 | −503 | −286 |
Pokaż rozwiązanie
ΔH = [(−503) + (−286)] − [2·(−278) + (−194)] = −789 − (−750)
To dopiero wycinek
ΔH tego wpisu wyszła ujemna, czyli się opłaciło.
Skoro entalpia przestała straszyć, w kursie masz całą termochemię tak samo rozbrojoną: teoria po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami (z prawem Hessa i składaniem reakcji na stos). Krok po kroku, aż po maturę.
To wycinek z lekcji o entalpii. W kursie omawiam też metodę „składania reakcji na stos", trudniejsze przypadki i pełen zestaw zadań maturalnych z tego działu.