Калориметрия и тепловой поток: решенные проблемы химии

Калориметрия – это изучение теплопередачи и изменений состояния в результате химических реакций, фазовых переходов или физических изменений. Инструмент, используемый для измерения изменения тепла, – калориметр. Два популярных типа калориметров – калориметр в виде чашки кофе и калориметр бомбы.

Эти задачи демонстрируют, как рассчитать теплопередачу и изменение энтальпии с использованием данных калориметра. При решении этих задач просмотрите разделы, посвященные калориметрии кофейных чашек и бомб, а также законам термохимии.

Проблема калориметрии кофейных чашек

В калориметре кофейной чашки проводится следующая кислотно-основная реакция:

  • H + ( водн.) + ОН (водн.) → H 2 O (l)

Температура 110 г воды повышается с 25,0 C до 26,2 C, когда 0,10 моль H + реагирует с 0,10 моль OH .

  • Рассчитать q воды
  • Рассчитать ΔH для реакция
  • Рассчитайте ΔH, если 1,00 моль OH реагирует с 1,00 моль H +

Решение

Используйте это уравнение:

  • q = (удельная теплоемкость) xmx Δt

Где q – тепловой поток, m – масса в граммах, а Δt – изменение температуры. Подставляя значения, указанные в задаче, вы получаете:

  • q water = 4.18 (J /г · C;) x 110 г x (26,6 C – 25,0 C)
  • q вода = 550 Дж
  • ΔH = – (q вода ) = – 550 Дж

Вы знаете, что когда 0,010 моль H + или OH реагирует, ΔH составляет – 550 Дж:

  • 0,010 моль H + ~ -550 Дж

Следовательно, для 1,00 моль H + (или OH ):

  • ΔH = 1,00 моль H + x (-550 Дж/0,010 моль H + )
  • ΔH = -5,5 x 10 4 J
  • ΔH = -55 кДж

Ответ

  • 550 Дж (Обязательно наличие двух значащих цифр.)
  • -550 Дж
  • -55 кДж

Проблема калориметрии бомбы

При пробе 1.000 г гидразина ракетного топлива N 2 H 4 , сжигается в калориметре бомбы, содержащем s 1200 г воды, температура повышается с 24,62 C до 28,16 C. Если C для бомбы составляет 840 Дж/C, рассчитайте:

  • q реакция на горение 1-граммового образца
  • q реакция на горение одного моля гидразина в калориметр бомбы

Решение

Для калориметра бомбы используйте это уравнение:

  • q реакция = – (qwater + qbomb)
  • q реакция = – (4,18 Дж/г · C x м воды x Δt + C x Δt)
  • q реакция = – (4. 18 Дж/г · C x m воды + C) Δt

Где q – тепловой поток, m – масса в граммах, а Δt – изменение температуры. Вставка значений, указанных в задаче:

  • q response = – (4,18 Дж/г · C x 1200 г + 840 Дж/C) (3,54 C)
  • q реакция = -20,700 Дж или -20,7 кДж

Теперь вы знаете, что на каждый сожженный грамм гидразина выделяется 20,7 кДж тепла. Используя таблицу Менделеева, чтобы получить атомные веса, вычислите, что один моль гидразина, N 2 H 4 , весит 32,0 г. Следовательно, для сжигания одного моля гидразина:

  • q реакция = 32,0 x -20,7 кДж/г
  • q реакция = -662 кДж

Ответы

  • -20,7 кДж
  • -662 кДж
Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий