Kalorimetrie und Wärmefluss: Probleme mit der chemischen Chemie

Kalorimetrie ist die Untersuchung der Wärmeübertragung und Zustandsänderungen, die aus chemischen Reaktionen, Phasenübergängen oder physikalischen Änderungen resultieren. Das zur Messung der Wärmeänderung verwendete Werkzeug ist das Kalorimeter. Zwei beliebte Arten von Kalorimetern sind das Kaffeetassenkalorimeter und das Bombenkalorimeter.

Diese Probleme zeigen, wie die Wärmeübertragung berechnet wird und Enthalpieänderung unter Verwendung von Kalorimeterdaten. Lesen Sie während der Bearbeitung dieser Probleme die Abschnitte weiter Kaffeetasse und Bombenkalorimetrie und die Gesetze der Thermochemie.

Die folgende Säure-Base-Reaktion wird in einem Kaffeetassenkalorimeter durchgeführt:

• H.⁺(aq) + OH^-(aq) → H.₂O (l)

Die Temperatur von 110 g Wasser steigt von 25,0 ° C auf 26,2 ° C, wenn 0,10 Mol H.⁺ wird mit 0,10 mol OH umgesetzt^-.

• Berechne q_Wasser
• Berechnen Sie ΔH für die Reaktion
• Berechnen Sie ΔH, wenn 1,00 mol OH^- reagiert mit 1,00 mol H.⁺

Verwenden Sie diese Gleichung:

• q = (spezifische Wärme) x m x Δt

Wo q der Wärmefluss ist, ist m Masse in Grammund Δt ist die Temperaturänderung. Wenn Sie die im Problem angegebenen Werte eingeben, erhalten Sie:

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

Sie wissen, dass, wenn 0,010 Mol H.⁺ oder OH^- reagiert, ΔH ist - 550 J:

• 0,010 mol H.⁺ ~ -550 J.

Daher für 1,00 mol H.⁺ (oder OH^-):

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

• 550 J (Stellen Sie sicher, dass Sie zwei haben bedeutende Zahlen.)
• -550 J.
• -55 kJ

Wenn eine Probe von 1.000 g des Raketentreibstoffs Hydrazin, N.₂H.₄wird in einem Bombenkalorimeter verbrannt, das 1.200 g Wasser enthält, steigt die Temperatur von 24,62 ° C auf 28,16 ° C. Wenn das C für die Bombe 840 J / C beträgt, berechnen Sie:

• q_Reaktion zur Verbrennung einer 1-Gramm-Probe
• q_Reaktion zur Verbrennung von einem Mol Hydrazin im Bombenkalorimeter

Verwenden Sie für ein Bombenkalorimeter die folgende Gleichung:

• q_Reaktion = - (qWasser + qBombe)
• q_Reaktion = - (4,18 J / g · C x m Wasser x Δt + C x Δt)
• q_Reaktion = - (4,18 J / g · C · m Wasser + C) Δt

Wobei q der Wärmefluss ist, m die Masse in Gramm ist und Δt die Temperaturänderung ist. Einstecken der im Problem angegebenen Werte:

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

Sie wissen jetzt, dass für jedes Gramm verbranntes Hydrazin 20,7 kJ Wärme freigesetzt werden. Verwendung der Periodensystem bekommen AtomgewichteBerechnen Sie, dass ein Mol Hydrazin, N.₂H.₄Gewicht 32,0 g. Für die Verbrennung von einem Mol Hydrazin gilt daher:

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

• -20,7 kJ
• -662 kJ