Kemiskolan - gratis kurs och test på nätet


Kemiskolans kurs i
allmän kemi

  1. Startsida
  2. Söksida
  3. Inledning
  4. Atomens historia
  5. Atommassa
  6. Elektron-konfiguration
  7. Radioaktivitet
  8. Kemiska ämnesformler
  9. Kemiska reaktionsformler
  10. Det periodiska systemet
  11. Substansmängd
  12. Lösningar
  13. Gaser
  14. Massa och molmassa
  15. Kemisk bindning
  16. Termokemi, Hess lag
  17. Entalpiberäkningar
  18. Entropi och fri energi
  19. Syror och baser
  20. Kemisk jämvikt
  21. Övningar med facit

Entalpiberäkningar

Vi ska se hur man kan beräkna reaktionsentalpier på olika sätt och börjar med beräkning med hjälp av standardbildningsentalpier.

Exempel 1. Beräkna förbränningsentalpin vid standardtillstånd och 25oC för förbränning av naturgas som vi antar består av metan. Reaktionsformel:

CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l)

Lösning

Ur tabell får vi bildningsentalpierna för reaktanter och produkter

ΔHf0(CH4(g)) = -74,85 kJ/mol

ΔHf0(O2(g)) = 0 kJ/mol

ΔHf0(CO2(g)) = -393,5 kJ/mol

ΔHf0(H2O(l)) = -285,8 kJ/mol

Förbränningsentalpin är i detta fall samma som reaktionsentalpin och den får vi som skillnaden i bildningsentalpi mellan produkter och reaktanter.

ΔHr0 = ΔHf0(CO2(g)) + 2 · ΔHf0(H2O(l)) - [ΔHf0(CH4(g)) + 2 · ΔHf0(O2(g))] =

= -393,5 kJ/mol + 2 · (-285,8 kJ/mol) - [-74,85 kJ/mol + 2 · 0 kJ/mol] =

= -890,25 kJ/mol

Svar: ΔHc0 = ΔHr0 = -890,25 kJ/mol

Vi kan lösa samma uppgift med hjälp av ett entalpidiagram där vi ritar in nivåerna för reaktanter och produkter genom att addera bildningsentalpierna för de olika ämnena. Sedan får vi entalpiändringen för reaktionen som skillnaden mellan dessa nivåer.

Exempel 2. Rita ett entalpidiagram för reaktionen

CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l)

Lösning

Vi ser att reaktionen är exoterm och att värmeinnehållet minskar med 890,25 kJ/mol

Ibland nöjer vi oss med ett ungefärligt värde och kan då använda en tabell med bindningsentalpier.

Bindningsentalpier är ungefärliga värden på entalpin som frigörs då en bindning bildas.

Exempel 3. Beräkna reaktionsentalpinför reaktionen

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl

Genom att använda tabellvärden på bindningsentalpierna

C-H = +414 kJ/mol

Cl-Cl = +243 kJ/mol

C-Cl = +346kJ/mol

H-Cl = +432 kJ/mol

Lösning

Bindningarna som bildas i produkterna är 3 C-H, 1 C-Cl och 1 H-Cl. Entalpin som frigörs är 3 · 414 kJ/mol + 346 kJ/mol + 432 kJ/mol = 2020 kJ/mol

Bindningarna som bryts i reaktanterna är 4 C-H och 1 Cl-Cl. Entalpin som åtgår är 4 · 414 kJ/mol + 243 kJ/mol = 1899 kJ/mol.

Det frigörs således mer entalpi än vad som åtgår. Reaktionen är exoterm. Den frigjorda entalpin är 2020 kJ/mol - 1899 kJ/mol = 121 kJ/mol.

ΔHr0 = -121 kJ mol-1(negativt värde därför att reaktionen är exoterm)

Om vi vet värdet på reaktionsentalpin för några olika reaktioner kan vi kombinera dessa värden för att på så sätt beräkna värdet för en reaktion så som följande exempel visar.

Exempel 4. Beräkna reaktionsentalpin för reaktionen

2 CO(g) + O2(g) → 2 CO2(g)

genom att använda värdena

C(s) + ½ O2(g) → CO(g) ΔHf0 = -110,5 kJ/mol

C(s) + O2(g) → CO2(g) ΔHf0 = -393,5 kJ/mol

Lösning

Om vi dubblerar koefficienterna i båda reaktionerna och vänder den första reaktionen så att den går från vänster till höger får vi

2 CO(g) → 2 C(s) + O2(g) ΔHr0 = +221,0 kJ/mol

2C(s) + 2 O2(g) → 2 CO2(g) ΔHr0 = -787,0 kJ/mol

Lägg märke till att vi nu inte längre kan tala om bildningsentalpi utan om reaktionsentalpi och att vi fått dubblera värdena eftersom koefficienterna fördubblats. Den första reaktionen har blivit endoterm då den går åt andra riktningen så vi får byta tecken på entalpiändringen.

Vi summerar nu de båda reaktionerna och förenklar reaktionsformeln. Vi kan då också summera entalpiändringarna som Hess lag säger för att få fram den sökta entalpiändringen.

2 CO(g) → 2 C(s) + O2(g) ΔHr0 = +221,0 kJ/mol

2 C(s) + 2 O2(g) → 2 CO2(g) ΔHr0 = -787,0 kJ/mol

2 CO(g) + 2 C(s) + 2 O2(g) → 2 C(s) + O2(g) + 2 CO2(g)

2 CO(g) + O2(g) → 2 CO2(g) ΔHr0 = +221,0 kJ/mol +

+ (-787,0) kJ/mol = -566,0 kJ/mol

Kemiskolan sponsras genom annonsering.

banner

Denna sida finns på KemiskolanChemistry for Free (www.chem4free.info)


Ansvarig för Kemiskolan är Christer Svensson.
Fler publikationer av samme författare finns på Chemistry for Free