קלורימטריה וזרימת חום: בעיות כימיה מעובדות

קלורימטריה הוא המחקר של העברת חום ושינויי מצב הנובעים מתגובות כימיות, מעברי פאזה או שינויים פיזיים. הכלי המשמש למדידת שינוי חום הוא הקלורימטר. שני סוגים קלורימטר פופולריים הם קלורימטר כוס הקפה וקלורימטר הפצצה.

בעיות אלה מדגימות כיצד לחשב העברת חום ו שינוי אנטלפיה באמצעות נתוני קלורימטר. בזמן שאתה עובד בבעיות אלה, עיין בסעיפים ב- כוס קפה וקלורימטריה וה חוקי תרמוכימיה.

התגובה הבאה על בסיס חומצה מבוצעת בקלורימטר כוס קפה:

• ח⁺(aq) + OH^-(aq) → ח₂O (l)

הטמפרטורה של 110 גרם מים עולה מ- 25.0 צלזיוס ל 26.2 צלזיוס כאשר 0.10 מולול H⁺ מגיב עם 0.10 מולקולה של OH^-.

• חישוב ש_מים
• חישוב ΔH לתגובה
• חישוב ΔH אם 1.00 mol OH^- מגיב עם 1.00 mol H⁺

השתמש במשוואה זו:

• ש = (חום ספציפי) x m x Δt

כאשר q הוא זרימת חום, m הוא מסה בגרמים, וזה שינוי הטמפרטורה. כשמחברים לערכים שניתנים בבעיה אתה מקבל:

• ש_מים = 4.18 (J / g · C;) x 110 גרם x (26.6 C - 25.0 C)
• ש_מים = 550 J
• ΔH = - (ש_מים) = - 550 J

אתה יודע שכש- 0.000 mol של H⁺ או OH^- מגיב, ΔH הוא - 550 J:

• 0.010 mol H⁺ ~ -550 י

לכן עבור 1.00 מולקולות של H⁺ (או OH^-):

• ΔH = 1.00 mol H⁺ x (-550 J / 0.010 mol H⁺)
• ΔH = -5.5 x 10⁴ ג
• ΔH = -55 kJ

• 550 J (וודא שיש לך שניים נתונים משמעותיים.)
• -550 י
• -55 ק"ג

כאשר מדגם 1.000 גרם מדלק הרקטות הידרזין, נ₂ח₄, נשרף בקלורימטר פצצה, המכיל 1,200 גרם מים, הטמפרטורה עולה מ- 24.62 צלזיוס ל 28.16 צלזיוס. אם ה- C לפצצה הוא 840 J / C, חישוב:

• ש_תגובה לשריפה של דגימת 1 גרם
• ש_תגובה לשריפה של שומה אחת של הידרזין בקלורימטר הפצצה

עבור קלורימטר פצצה, השתמש במשוואה זו:

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

כאשר q הוא זרימת חום, m הוא מסה בגרמים, וזה הוא שינוי הטמפרטורה. חיבור לערכים שניתנו בבעיה:

• ש_תגובה = - (4.18 J / g · C x 1200 גרם + 840 J / C) (3.54 C)
• ש_תגובה = -20,700 J או -20,7 kJ

עכשיו אתה יודע ש- 20.7 ק"ג חום מתפתח לכל גרם הידרזין שנשרף. משתמש ב טבלה מחזורית להשיג משקולות אטומיות, מחשבים שומה אחת של הידרזין, N₂ח₄משקל 32.0 גרם לכן, לשריפה של שומה אחת של הידרזין:

• ש_תגובה = 32.0 x -20.7 ק"ג / גרם
• ש_תגובה = -662 kJ

• -20.7 ק"ג
• -662 kJ