Kemiskolan - gratis kurs och test på nätet

Exempel 1. Beräkna förbränningsentalpin vid standardtillstånd och 25^oC 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

Δ_fH^o(CH₄(g)) = -74,85 kJ/mol

Δ_fH^o(O₂(g)) = 0 kJ/mol

Δ_fH^o(CO₂(g)) = -393,5 kJ/mol

Δ_fH^o(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.

Δ_rH^o = Δ_fH^o(CO₂(g)) + 2 · Δ_fH^o(H₂O(l)) - [Δ_fH^o(CH₄(g)) + 2 · Δ_fH^o(O₂(g))] =

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

= -890,25 kJ/mol

Svar: Δ_cH^o = Δ_rH^o = -890,25 kJ/mol

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

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.

Δ_rH^o = -121 kJ mol^-1(negativt värde därför att reaktionen är exoterm)

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) Δ_fH^o = -110,5 kJ/mol

C(s) + O₂(g) → CO²(g) Δ_fH^o = -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) Δ_rH^o = +221,0 kJ/mol

2C(s) + 2 O₂(g) → 2 CO₂(g) Δ_rH^o = -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) Δ_rH^o = +221,0 kJ/mol

2 C(s) + 2 O₂(g) → 2 CO₂(g) Δ_rH^o = -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) Δ_rH^o = +221,0 kJ/mol +

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