Калориметрија и топлотни проток: проблеми хемијске обраде

Калориметрија је проучавање преноса топлоте и промена стања које су последица хемијских реакција, фазних прелаза или физичких промена. Алат који се користи за мерење промене топлоте је калориметар. Две популарне врсте калориметра су калориметри за кафу и калориметар за бомбе.

Ови проблеми показују како израчунати пренос топлоте и промена енталпије користећи податке калориметра. Док радите на овим проблемима, прегледајте одељке о шоља за кафу и калориметрија бомбе и тхе закони термохемије.

Следећа киселинско-базна реакција се изводи у калориметру у шољи за кафу:

• Х⁺(ак) + ОХ^-(ак) → Х₂О (л)

Температура 110 г воде расте од 25.0 Ц до 26.2 Ц када је 0.10 мол Х⁺ реагује са 0,10 мол ОХ^-.

• Израчунајте к_вода
• Израчунајте ΔХ за реакцију
• Израчунајте ΔХ ако 1,00 мол ОХ^- реагује са 1.00 мол Х⁺

Користите ову једначину:

• к = (специфична топлота) к м к Δт

Где је к проток топлоте, м је маса у грамима, а Δт је промена температуре. Ако укључите вредности дате у проблему, добићете:

• к_вода = 4,18 (Ј / г · Ц;) к 110 г к (26,6 Ц - 25,0 Ц)
• к_вода = 550 Ј
• ΔХ = - (к_вода) = - 550 Ј

Знате то када је 0,010 мола Х⁺ или ОХ^- реагује, ΔХ је - 550 Ј:

• 0,010 мол Х⁺ ~ -550 Ј

Због тога за 1,00 мол Х⁺ (или ОХ^-):

• ΔХ = 1,00 мол Х⁺ к (-550 Ј / 0,010 мола Х)⁺)
• ΔХ = -5,5 к 10⁴ Ј
• ΔХ = -55 кЈ

• 550 Ј (Обавезно имајте два значајне фигуре.)
• -550 Ј
• -55 кЈ

Када је узорак од 1.000 г хидразина ракетног горива, Н₂Х₄, сагорева се у калориметру са бомбом, који садржи 1.200 г воде, температура расте од 24.62 Ц до 28.16 Ц. Ако је Ц за бомбу 840 Ј / Ц, израчунајте:

• к_{реакција} за сагоревање узорка од 1 грама
• к_{реакција} за сагоревање једног мола хидразина у калориметру бомбе

За калориметар бомбе користите ову једначину:

• к_{реакција} = - (кватер + кбомб)
• к_{реакција} = - (4,18 Ј / г · Ц к м воде к Δт + Ц к Δт)
• к_{реакција} = - (4.18 Ј / г · Ц к м воде + Ц) Δт

Где је к проток топлоте, м је маса у грамима, а Δт је промена температуре. Повезивање вредности наведених у проблему:

• к_{реакција} = - (4,18 Ј / г · Ц к 1200 г + 840 Ј / Ц) (3,54 Ц)
• к_{реакција} = -20.700 Ј или -20.7 кЈ

Сада знате да се за сваки грам хидразина који сагорева развија 20,7 кЈ топлоте. Помоћу Периодни систем да добијем атомске тежине, израчунајте да је један мол хидразина, Н₂Х₄, тежина 32,0 г. Стога, за сагоревање једног мола хидразина:

• к_{реакција} = 32,0 к -20,7 кЈ / г
• к_{реакција} = -662 кЈ

• -20,7 кЈ
• -662 кЈ