Entalpia standard di reazione

Presentazione sul tema: "Entalpia standard di reazione"— Transcript della presentazione:

1 Entalpia standard di reazione
H = Qp = U + PV H°reaz. = n prod. H°f prod. - n reag.Hf reag. H°reaz. = E Legami rotti - E Legami formati = = HB rotti - HB formati Entalpia standard di combustione = calore svolto dalla combustione di una mole (kJ . mol-1) Entalpia specifica = calore svolto da 1 g di combustibile (kJ. g-1) Densità entalpica = calore svolto da 1 L di combustibile (kJ . L-1)

2 L’entalpia standard di combustione dell’eptano è di -4854 KJ
L’entalpia standard di combustione dell’eptano è di KJ.mol-1, la sua densità è di 0,68 g.cc-1, calcolarne l’entalpia specifica e la densità entalpica. C7H16 (l) + 11O2(g)  7CO2(g) + 8H2O(g)

3 Per la reazione MnO2(s) + Al(s)  Al2O3 + Mn, sono noti ΔH°f (Al2O3) = kJ mol-1 ; ΔH°f (MnO2) = -521 kJ mol-1 . Bilanciare la reazione e calcolare la quantità di calore svolto nella formazione di 10 g di manganese. Mn(+4) + 4e-  Mn(0) Al(0)  Al(+3) + 3e- 3Mn(+4) + 12e-  3Mn(0) 4Al(0)  4Al(+3) + 12e- 3MnO2(s) + 4Al(s)  2Al2O3(s) + 3Mn(s) ΔH°r = 2ΔH°f(Al2O3) - 3ΔH°f(MnO2) = 2(-1676) – 3(-521) = kJ

4 C4H10(g) +13/2O2(g)  4CO2(g) + 5H2O(l)
Scrivere la reazione di combustione del butano C4H10 e, sapendo che la sua entalpia standard di combustione è – 2878 kJ mol-1, calcolare quanto ne serve per scaldare 1 litro d’acqua da 20 a 100°C. Calore specifico acqua: 4,184 J . °C-1 . g-1 C4H10(g) +13/2O2(g)  4CO2(g) + 5H2O(l) 1000g . 4,184 J . (°C-1) . g °C = J -2878 kJ mol-1/ 58 g mol-1 = 49,62 kJ g-1 334,720 kJ / 49,62 kJ g-1 = 6,74 g butano

5 Energia di legame ΔH kJ . mol-1
Data la reazione NH3 + O2  NO + H2O, bilanciarla e calcolarne la variazione di entalpia standard dai seguenti dati: Legame Energia di legame ΔH kJ . mol-1 N=O 625 O=O 489 N-H 389 O-H 460

6 N(-3)  N(+2) + 5e- O(0) + 2e-  O (-2) 2N(-3)  2N(+2) + 10e-
2NH3 + 5/2O2  2NO + 3H2O H°reaz.= HB rotti - HB formati = 6ΔH(N-H) + 5/2 ΔH(O=O) – [2. ΔH(N=O) + 6ΔH(O-H)] = (6x389) + 5/2(489) –[ 2(625) + 6(460)] = kJ

7 Energia di legame ΔH kJ . mol-1
Determinare il ΔH° di reazione di: CO(g) + H2O(g)  CO2(g) + H2(g), determinare inoltre l’energia del legame O=C=O dai seguenti dati : Legame Energia di legame ΔH kJ . mol-1 C=O 1076 H-H 436 O-H 460 Entalpie di formaz. ΔH° / kJ . mol-1 CO(g) -110,5 CO2(g) -393,5 H2O(g) -241,8

8 ΔH°r = ΔH°f(CO2) – [ΔH°f(CO) + ΔH°f (H2O)] = -393,5 - (- 110,5 – 241,8) = -41,2 kJ mol-1
H°reaz.= HB rotti - HB formati = ΔH(C=O) +2 ΔH(O-H) – [ 2ΔH(C=O) + ΔH(H-H)] -41,2 = (2 x 460) - 2ΔH(C=O) – 436 ΔH(C=O) = 800 kJ mol-1

9 Entalpia di formazione standard
Data la reazione NH4ClO4(s) + Al(s)  NO(g) + H2O(g) + Al2O3(s) + AlCl3(s), bilanciarla e determinarne la variazione di entalpia standard. NB: NH4+ ClO4- SOSTANZA Entalpia di formazione standard NO(g) +90,25 kJ . Mol-1 H2O(g) -241,8 AlCl3(s) -704 Al2O3(s) -1675 NH4ClO4(s) -295

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11 NH4ClO4(s) + Al(s)  NO(g) + H2O(g) + Al2O3(s)+ AlCl3(s)
NH4+(-3)  N(+2) + 5e- Al(0)  Al(+3) + 3e- ___________________ 8e- ClO4- (+7) + 8e-  Cl(-1) NH4ClO4(s) + Al(s)  NO(g) + 2H2O(g) + 1/3Al2O3(s)+ 1/3AlCl3(s) 3NH4ClO4(s) + 3Al(s)  3NO(g) + 6H2O(g) + Al2O3(s)+ AlCl3(s)

12 NH4ClO4(s) + Al(s)  NO(g) + 2H2O(g) + 1/3Al2O3(s)+
1/3AlCl3(s) ΔH°r = ΔH°f (NO)g + 2ΔH°f (H2O)g + 1/3ΔH°f (Al2O3)s + 1/3ΔH°f(AlCl3)s – ΔH°f (NH4ClO4 )s = =[90,25 +2(-241,8) +1/3(-1675) + 1/3(-704)] -(-295) = - 891KJ.mol-1

13 Calcolare la densità entalpica del TNT C7H5N3O6, sapendo che: ΔH°f(TNT) = - 67 KJ.mol-1 e d(TNT) = 1,65 g.cc-1. ΔH°f(CO2) = - 393,5 kJ mol-1 ; ΔH°f(H2O) =-241,8 kJ mol-1 2C7H5N3O6(s) + 21/2O2(g)  14CO2(g) + 5 H2O(g) + 3N2(g) 2ΔH°comb.(TNT) = 14ΔH°f(CO2) + 5ΔH°f(H2O) - 2ΔH°f(TNT) = 14(-393,5) + 5(-241,8) -2(-67) = kJ

14 H2(l) + 1/2O2 (l)  H2O(g) (1s) (1/2s1/2p)  (2s)
Sapendo che l’entalpia di combustione dell’idrogeno liquido DH° = -237 kJ . mol-1 e che la sua densità è di 89 g . L-1,calcolarne l’entalpia specifica e la densità entalpica. Calcolare inoltre il volume di vapor d’acqua misurato a 25°C e 1 atm prodotto teoricamente dalla combustione di 1 L di idrogeno liquido. H2(l) + 1/2O2 (l)  H2O(g) (1s) (1/2s1/2p)  (2s)

15 Entalpia specifica H2(liq)
Densità entalpica H2(liq)

16 Per le reazioni dell’altoforno di riduzione: indiretta Fe2O3(s) + CO(g)  Fe(s) + CO2(g) e diretta: Fe2O3(s) + C(s)  Fe(s) + CO(g) sono noti:ΔH°f(CO)= -110,8 kJ/mol ; ΔH°f(CO2)= -393,5 kJ/mol ; ΔH°f (Fe2O3)= kJ/mol. Bilanciare le due reazioni e calcolare il calore scambiato teoricamente nella formazione di 1 kg di ferro. Fe2O3(s) + 3CO(g)  2Fe(s) + 3CO2(g) Fe2O3(s) + 3C(s)  2Fe(s) + 3CO(g) ΔH°1 = 3 ΔH°f(CO2) - [3ΔH°f(CO) + ΔH°f(Fe2O3)]= -3 (393,5) – ( , )= -26,8 kJ ΔH°2 = 3 ΔH°f(CO) - ΔH°f(Fe2O3)= , ,2 = ,7 kJ

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18 E’ data la reazione: N2O4 (l) +N2H4 (l) N2(g) + H2O(g) (da bilanciare).Sapendo che le entalpie standard di formazione sono:-242 kJ mol-1 per l’acqua, -19,56 per l’ossido di azoto, 50,63 per l’idrazina, calcolarne l’entalpia di reazione e quella specifica.

19 N 2O4 (l) + N2H4(l)  N2(g) + H2O(g)
2N (+4) + 8 e-  N(0) 2x[2N (-2)  N(0) + 4 e- ] N 2O4 (l) + 2N2H4(l)  N2(g) + 4H2O(g)

20 N 2O4 (l) + 2N2H4(l)  3N2(g) + 4H2O(g)
(5s2p) x(5s) x(1s2p) x2s (5s2p) (10s) (3s6p) (8s) DH°r = 4DHf (H2O)g – [DHf (N2O4)l - 2DH°f (N2H4)l ]= 4(-242) – [-19,56 + (50,63 . 2)] = -1049,7 KJ.mol-1

21 Entalpia specifica della miscela stechiometrica
N 2O4 (l) + 2N2H4(l) = = 156