Calorimetrie en warmtestroom: problemen met bewerkte chemie

Calorimetrie is de studie van warmteoverdracht en toestandsveranderingen als gevolg van chemische reacties, fase-overgangen of fysische veranderingen. Het hulpmiddel dat wordt gebruikt om warmteverandering te meten, is de calorimeter. Twee populaire soorten calorimeters zijn de koffiekopcalorimeter en bomcalorimeter.

Deze problemen laten zien hoe warmteoverdracht te berekenen en enthalpie verandering met behulp van calorimetergegevens. Lees de secties over terwijl u aan deze problemen werkt koffiekopje en bomcalorimetrie en de wetten van thermochemie.

De volgende zuur-base reactie wordt uitgevoerd in een koffiekop calorimeter:

• H⁺(aq) + OH^-(aq) → H₂O (l)

De temperatuur van 110 g water stijgt van 25,0 C tot 26,2 C wanneer 0,10 mol H⁺ wordt gereageerd met 0,10 mol OH^-.

• Bereken q_water
• Bereken ΔH voor de reactie
• Bereken ΔH als 1,00 mol OH^- reageert met 1,00 mol H⁺

Gebruik deze vergelijking:

• q = (specifieke hitte) x m x Δt

Waar q warmtestroom is, is m massa in gram, en Δt is de temperatuurverandering. Als u de waarden in het probleem invoert, krijgt u:

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

Je weet dat wanneer 0,010 mol H⁺ of OH^- reageert, ΔH is - 550 J:

• 0,010 mol H⁺ ~ -550 J

Dus voor 1,00 mol H⁺ (of OH^-):

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

• 550 J (zorg ervoor dat u er twee heeft significante cijfers.)
• -550 J
• -55 kJ

Bij een monster van 1.000 g van de raketbrandstof hydrazine, N₂H₄, wordt verbrand in een bomcalorimeter, die 1.200 g water bevat, stijgt de temperatuur van 24,62 C tot 28,16 C. Als de C voor de bom 840 J / C is, bereken dan:

• q_reactie voor verbranding van een monster van 1 gram
• q_reactie voor verbranding van één mol hydrazine in de bomcalorimeter

Gebruik voor een bomcalorimeter deze vergelijking:

• q_reactie = - (qwater + qbomb)
• q_reactie = - (4.18 J / g · C x mwater x Δt + C x Δt)
• q_reactie = - (4.18 J / g · C x mwater + C) Δt

Waar q warmtestroming is, is m massa in gram en At is de temperatuurverandering. De waarden van het probleem aansluiten:

• q_reactie = - (4,18 J / g · C x 1200 g + 840 J / C) (3,54 C)
• q_reactie = -20.700 J of -20,7 kJ

Je weet nu dat 20,7 kJ warmte wordt ontwikkeld voor elke gram verbrande hydrazine. De... gebruiken periodiek systeem krijgen atoomgewichten, bereken dat één mol hydrazine, N₂H₄, gewicht 32,0 g. Daarom, voor de verbranding van één mol hydrazine:

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

• -20,7 kJ
• -662 kJ