Kalorimetria a tok tepla: Pracovné problémy chémie

kalorimetria je štúdia prenosu tepla a zmien stavu vyplývajúcich z chemických reakcií, fázových prechodov alebo fyzikálnych zmien. Nástrojom na meranie zmeny tepla je kalorimeter. Dva populárne typy kalorimetrov sú kalorimeter šálky kávy a kalorimeter bomby.

Tieto problémy ukazujú, ako sa počíta prenos tepla a zmena entalpie pomocou údajov kalorimetra. Počas práce na týchto problémoch si prečítajte časti o šálka kávy a kalorimetria bomby a zákony termochémie.

Nasledujúca acidobázická reakcia sa uskutočňuje v kalorimetri šálky kávy:

• H⁺(aq) + OH^-(aq) → H₂O (l)

Teplota 110 g vody stúpne z 25,0 ° C na 26,2 ° C, keď 0,10 mol H⁺ reaguje s 0,10 mol OH^-.

• Vypočítajte q_voda
• Vypočítajte pre reakciu AH
• Vypočítajte ΔH, ak je 1,00 mol OH^- reaguje s 1,00 mol H⁺

Použite túto rovnicu:

• q = (špecifické teplo) x m x At

Ak q je tepelný tok, m je hmotnosť v gramocha Δt je zmena teploty. Po pripojení hodnôt uvedených v probléme získate:

• q_voda = 4,18 (J / g, C;) x 110 g x (26,6 ° C - 25,0 ° C)
• q_voda = 550 J
• AH = - (q_voda) = - 550 J

Viete, že keď 0,010 mol H⁺ alebo OH^- reaguje, AH je - 550 J:

• 0,010 mol H⁺ ~ -550 J

Preto pre 1,00 mol H⁺ (alebo OH^-):

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

• 550 J (nezabudnite mať dve významné čísla.)
• -550 J
• -55 kJ

Ak je vzorka 1 000 g raketového paliva hydrazínu, N₂H₄, sa spaľuje v kalorimetri bomby, ktorý obsahuje 1200 g vody, teplota stúpa z 24,62 ° C na 28,16 ° C. Ak je C pre bombu 840 J / C, vypočítajte:

• q_reakcie na spaľovanie 1 gramovej vzorky
• q_reakcie na spaľovanie jedného mólu hydrazínu v kalorimetri bomby

Pre kalorimeter bomby použite túto rovnicu:

• q_reakcie = - (qwater + qbomb)
• q_reakcie = - (4,18 J / g · C x m voda x Δt + C x Δt)
• q_reakcie = - (4,18 J / g · C x m voda + C) At

Ak q je tepelný tok, m je hmotnosť v gramoch a Δt je zmena teploty. Zapojenie hodnôt uvedených v probléme:

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

Teraz viete, že na každý spálený gram hydrazínu sa vyvinie 20,7 kJ tepla. Pomocou periodická tabuľka získať atómové hmotnosti, vypočítajte jeden mol hydrazínu, N₂H₄, hmotnosť 32,0 g. Preto na spaľovanie jedného molu hydrazínu:

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

• -20,7 kJ
• -662 kJ