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Entalpia standard di reazione H°reaz. = n prod. H° f prod. - n reag. H f reag. H°reaz. = E Legami rotti - E Legami formati = = H B rotti - H B formati.

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

2 Lentalpia standard di combustione delleptano è di KJ. mol -1, la sua densità è di 0,68 g. cc -1, calcolarne lentalpia specifica e la densità entalpica. C 7 H 16 (l) + 11O 2 (g) 7CO 2 (g) + 8H 2 O(g)

3 Per la reazione MnO 2 (s) + Al(s) Al 2 O 3 + Mn, sono noti ΔH° f (Al 2 O 3 ) = kJ mol -1 ; ΔH° f (MnO 2 ) = -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 - 3MnO 2 (s) + 4Al(s) 2Al 2 O 3 (s) + 3Mn(s) ΔH° r = 2ΔH° f (Al 2 O 3 ) - 3ΔH° f (MnO 2 ) = 2(-1676) – 3(-521) = kJ

4 C 4 H 10 (g) +13/2O 2 (g) 4CO 2 (g) + 5H 2 O(l) Scrivere la reazione di combustione del butano C 4 H 10 e, sapendo che la sua entalpia standard di combustione è – 2878 kJ mol -1, calcolare quanto ne serve per scaldare 1 litro dacqua da 20 a 100°C. Calore specifico acqua: 4,184 J. °C -1. g g. 4,184 J. (°C -1 ). g °C = J kJ mol -1 / 58 g mol -1 = 49,62 kJ g ,720 kJ / 49,62 kJ g -1 = 6,74 g butano

5 Data la reazione NH 3 + O 2 NO + H 2 O, bilanciarla e calcolarne la variazione di entalpia standard dai seguenti dati: LegameEnergia di legame ΔH kJ. mol -1 N=O625 O=O489 N-H389 O-H460

6 N(-3) N(+2) + 5e - O(0) + 2e - O (-2) 2N(-3) 2N(+2) + 10e - 5O(0) + 10e - 5O(-2) 2NH 3 + 5/2O 2 2NO + 3H 2 O H° reaz. = H B rotti - H B 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 Determinare il ΔH° di reazione di: CO(g) + H 2 O(g) CO 2 (g) + H 2 (g), determinare inoltre lenergia del legame O=C=O dai seguenti dati : LegameEnergia di legame ΔH kJ. mol -1 C=O1076 H-H436 O-H460 Entalpie di formaz.ΔH° / kJ. mol -1 CO(g) - 110,5 CO 2 (g)-393,5 H 2 O(g)-241,8

8 ΔH°r = ΔH° f (CO 2 ) – [ΔH° f (CO) + ΔH° f (H 2 O)] = -393,5 - (- 110,5 – 241,8) = -41,2 kJ mol -1 H°reaz.= H B rotti - H B 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 SOSTANZAEntalpia di formazione standard NO(g)+90,25 kJ. Mol -1 H 2 O(g)-241,8 AlCl 3 (s)-704 Al 2 O 3 (s)-1675 NH 4 ClO 4 (s)-295 Data la reazione NH 4 ClO 4 (s) + Al(s) NO(g) + H 2 O(g) + Al 2 O 3 (s) + AlCl 3 (s), bilanciarla e determinarne la variazione di entalpia standard. NB: NH 4 + ClO 4 -

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11 NH 4 ClO 4 (s) + Al(s) NO(g) + H 2 O(g) + Al 2 O 3 (s)+ AlCl 3 (s) 3NH 4 ClO 4 (s) + 3Al(s) 3NO(g) + 6H 2 O(g) + Al 2 O 3 (s)+ AlCl 3 (s) NH 4 + (-3) N(+2) + 5e - Al(0) Al(+3) + 3e - ___________________ 8e - ClO 4 - (+7) + 8e - Cl(-1) NH 4 ClO 4 (s) + Al(s) NO(g) + 2H 2 O(g) + 1/3Al 2 O 3 (s)+ 1/3AlCl 3 (s)

12 NH 4 ClO 4 (s) + Al(s) NO(g) + 2H 2 O(g) + 1/3Al 2 O 3 (s)+ 1/3AlCl 3 (s) ΔH° r = ΔH° f (NO)g + 2ΔH° f (H 2 O) g + 1/3ΔH° f (Al 2 O 3 ) s + 1/3ΔH° f (AlCl 3 ) s – ΔH° f (NH 4 ClO 4 ) s = =[90,25 +2(-241,8) +1/3(-1675) + 1/3(-704)] -(-295) = - 891KJ. mol -1

13 Calcolare la densità entalpica del TNT C 7 H 5 N 3 O 6, sapendo che: ΔH° f (TNT) = - 67 KJ. mol -1 e d(TNT) = 1,65 g. cc -1. ΔH° f (CO 2 ) = - 393,5 kJ mol -1 ; ΔH° f (H 2 O) =-241,8 kJ mol -1 2C 7 H 5 N 3 O 6 (s) + 21/2O 2 (g) 14CO 2 (g) + 5 H 2 O(g) + 3N 2 (g) 2ΔH° comb. (TNT) = 14ΔH° f (CO 2 ) + 5ΔH° f (H 2 O) - 2ΔH° f (TNT) = 14(-393,5) + 5(-241,8) -2(-67) = kJ

14 H 2 (l) + 1/2O 2 (l) H 2 O(g) (1 ) ( ) (2 ) Sapendo che lentalpia di combustione dellidrogeno liquido H° = -237 kJ. mol -1 e che la sua densità è di 89 g. L -1,calcolarne lentalpia specifica e la densità entalpica. Calcolare inoltre il volume di vapor dacqua misurato a 25°C e 1 atm prodotto teoricamente dalla combustione di 1 L di idrogeno liquido.

15 Entalpia specifica H 2(liq) Densità entalpica H 2(liq)

16 Per le reazioni dellaltoforno di riduzione: indiretta Fe 2 O 3 (s) + CO(g) Fe(s) + CO 2 (g) e diretta: Fe 2 O 3 (s) + C(s) Fe(s) + CO(g) sono noti:ΔH° f (CO)= -110,8 kJ/mol ; ΔH° f (CO 2 )= -393,5 kJ/mol ; ΔH° f (Fe 2 O 3 )= kJ/mol. Bilanciare le due reazioni e calcolare il calore scambiato teoricamente nella formazione di 1 kg di ferro. Fe 2 O 3 (s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO 2 (g) Fe 2 O 3 (s) + 3C(s) 2Fe(s) + 3CO(g) ΔH° 1 = 3 ΔH° f (CO 2 ) - [3ΔH° f (CO) + ΔH° f (Fe 2 O 3 )]= -3 (393,5) – ( , )= -26,8 kJ ΔH° 2 = 3 ΔH° f (CO) - ΔH° f (Fe 2 O 3 )= , ,2 = + 490,7 kJ

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18 E data la reazione: N 2 O 4 (l) +N 2 H 4 (l) N 2 (g) + H 2 O(g) (da bilanciare).Sapendo che le entalpie standard di formazione sono:-242 kJ mol -1 per lacqua, -19,56 per lossido di azoto, 50,63 per lidrazina, calcolarne lentalpia di reazione e quella specifica.

19 N 2 O 4 (l) + N 2 H 4 (l) N 2(g) + H 2 O (g) 2x[2N (-2) 2N(0) + 4 e - ] 2N (+4) + 8 e - 2N(0) N 2 O 4 (l) + 2N 2 H 4 (l) 3N 2(g) + 4H 2 O (g)

20 H° r = 4 H f (H 2 O) g – [ H f (N 2 O 4 ) l - 2 H° f (N 2 H 4 ) l ]= 4(-242) – [-19,56 + (50,63. 2)] = -1049,7 KJ. mol -1 NN O O O O NN HH HH 5 2 2x(5 3x(1 2 4x2 (5 2 ) (10 ) (3 6 ) (8 )

21 N 2 O 4 (l) + 2N 2 H 4 (l) = = 156 Entalpia specifica della miscela stechiometrica


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