1.Θερμοχημεία. Η έννοια της ενθαλπίας

Transcript

1 1 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ 1.Θερμοχημεία Η έννοια της ενθαλπίας 1.Δίνεται το παρακάτω σχεδιάγραμμα 2.Να υπολογίσετε το ποσό θερμότητας που εκλύεται ή απορροφάται κατά την πραγματοποίηση της αντίδρασης του διαγράμματος Α+Β ΑΒ 3.Ποιο από τα παρακάτω σχήματα είναι σωστό Α.Ποια είναι η ενθαλπία των αντιδρώντων ; α. 15KJ β.45kj Β.Ποια είναι η ενθαλπία των προϊόντων ; α. 15KJ β.45kj Γ. Ποια ενθαλπία είναι μεγαλύτερη ; α. Αντιδρώντων β. Προϊόντων Δ. Η μεταβολή της ενθαλπίας ΔΗ=Η προιόντων -Η αντιδρώντων είναι α. ΔΗ>0 β. ΔΗ<0 Ε. Η αντίδραση πραγματοποιείται με. α. Απορρόφηση θερμότητας από το περιβάλλον β. Έκλυση θερμότητας προς το περιβάλλον ΣΤ. Αν οι αντιδράσεις που πραγματοποιούνται με ταυτόχρονη έκλυση θερμότητας προς το περιβάλλον είναι εξώθερμες και αντίστροφα αυτές που πραγματοποιούνται, ταυτόχρονα με απορρόφηση θερμότητας ενδόθερμες, η αντίδραση Α+Β ΑΒ είναι : α. Εξώθερμη β. Ενδόθερμη 4. Με βάση το παρακάτω διάγραμμα να απαντήσετε τις ερωτήσεις που ακολουθούν. Α.Η αντίδραση H 2(g) +1/2 O 2(g) H 2 O (l) είναι. : α. Ενδόθερμη β. Εξώθερμη Β. Η αντίδραση H 2(g) +1/2 O 2(g) H 2 O (l) πραγματοποιείται. : α. με ταυτόχρονη έλκυση θερμότητας προς το περιβάλλον β. με απορρόφηση θερμότητας από το περιβάλλον Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 1

2 2 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ Γ.Η αντίδραση MgCO 3(s) MgO (s) +CO 2(g) είναι.. : α. Ενδόθερμη β. Εξώθερμη Δ. Η αντίδραση MgCO 3(s) MgO (s) +CO 2(g) πραγματοποιείται. : α. με ταυτόχρονη έλκυση θερμότητας προς το περιβάλλον β. με απορρόφηση θερμότητας από το περιβάλλον E. Γενικά για μία χημική αντίδραση ισχύει..: α. ΔΗ= Η προϊόντων - Η αντιδρώντων β. ΔΗ= Η αντιδρώντων - Η προϊόντων ΣΤ. Η ενθαλπία ΔΗ ο της αντίδρασης 2MgCO 3(s) 2MgO (s) +2CO 2(g) είναι : α. +117,3KJ β. -117,3KJ γ. 234,6ΚJ δ. -234,6KJ 5.Στο παρακάτω διάγραμμα σας δίνεται η ενθαλπία συγκεκριμένης ποσότητας νερού στις τρεις φάσεις : στερεά(s), υγρή(l), αέρια(g) Δ. Ποια διαδικασία είναι η εξάτμιση; α. (1) β.(2) γ.(3) δ.(4) Ε. Με βάση το παραπάνω διάγραμμα να συμπληρώσετε τον παρακάτω πίνακα με τους όρους ΔΗ>0 ή ΔΗ<0 στη στήλη μεταβολή ενθαλπίας και με τους όρους ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ή ΕΚΛΥΣΗ στη στήλη θερμότητα. ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Μεταβολή Θερμότητα ενθαλπίας ΤΗΞΗ ΠΗΞΗ ΕΞΑΤΜΙΣΗ ΣΤ. Η διαδικασία-4 τι είναι ενδόθερμη ή εξώθερμη ; 6.Σας δίνεται το παρακάτω διάγραμμα φυσικών μετατροπών μίας υποθετικής ουσίας Χ. A.Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω φράσεις ως σωστές ή λάθος α. Η στερεά φάση έχει μεγαλύτερη ενθαλπία από την υγρή φάση. β. Η υγρή φάση έχει μεγαλύτερη ενθαλπία από τη στερεά φάση. γ. Τη μεγαλύτερη ενθαλπία την έχει η στερεά φάση,ενώ τη μικρότερη η αέρια δ. Τη μεγαλύτερη ενθαλπία την έχει η αέρια φάση,ενώ τη μικρότερη η στερεά. Να συμπληρώσετε τον παρακάτω πίνακα Φυσική Μετατροπή Διαδικασία Διαγράμματος Πρόσημο ΔΗ Είδος Μεταβολής Εξάτμιση Πήξη Τήξη Υγροποίηση Β. Ποια διαδικασία είναι η τήξη; α. (1) β.(2) γ.(3) δ.(4) Γ. Ποια διαδικασία είναι η πήξη; α. (1) β.(2) γ.(3) δ.(4) Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 2

3 3 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ 7.Η αντίδραση Α 2 (g)+b 2 (g) 2AB(g) έχει 2 πιθανούς μηχανισμούς πραγματοποίησης όπως φαίνεται στο σχήμα. Με δεδομένο ότι η ΔΗ της αντίδρασης είναι Η προιόντων -Η αντιδρώντων, να απαντήσετε τις παρακάτω ερωτήσεις. Α.Η Η προιόντων είναι : α. 100ΚJ β. 150ΚJ γ. 250ΚJ δ.150κj B. Η Η αντιδρώντων είναι : α. 100ΚJ β. 150ΚJ γ. 250ΚJ δ.150κj Γ. Η ΔΗ αν η αντίδραση πραγματοποιείται σύμφωνα με το 1 ο μηχανισμό είναι : α. +100ΚJ β.+150κj γ. +50ΚJ δ. -50ΚJ Δ. Η ΔΗ αν η αντίδραση πραγματοποιείται σύμφωνα με το 2 ο μηχανισμό είναι : α. +100ΚJ β.+150κj γ. +50ΚJ δ. -50ΚJ Ε. Είναι σωστός ο ισχυρισμός ότι η μεταβολή της ενθαλπίας σε μία χημική μεταβολή εξαρτάται από τον τρόπο που πραγματοποιείται η αντίδραση. 8.Σας δίνονται 2 διάγραμμα πραγματοποίησης της αντίδρασης Α 2 + Β 2 2ΑΒ. Στο 1 ο διάγραμμα η ουσία ΑΒ βρίσκεται στην αέρια φάση, ενώ στο 2 ο στην υγρή. Α. Να χαρακτηρίσετε την παρακάτω πρόταση ως σωστή λάθος «Η ουσία ΑΒ έχει το ίδιο ενεργειακό περιεχόμενο ανεξάρτητα από τη φάση που βρίσκεται» Β. Σε ποια φάση η ουσία ΑΒ έχει μεγαλύτερο ενεργειακό περιεχόμενο : α. Υγρή β. Αέρια Γ. Σε ποια φάση η ουσία ΑΒ έχει μικρότερο ενεργειακό περιεχόμενο : α. Υγρή β. Αέρια Δ. Η μεταβολή της ενθαλπίας ΔΗ της αντίδρασης Α 2(g) + Β 2(g) 2ΑΒ(g) είναι..: α. + 50ΚJ β.+30κj γ.-50κj δ.-30κj E. Η μεταβολή της ενθαλπίας ΔΗ της αντίδρασης Α 2(g) + Β 2(g) 2ΑΒ(l) είναι..: α. + 50ΚJ β.+30κj γ.-50κj δ.-30κj ΣΤ. Είναι σωστός ο ισχυρισμός ότι η μεταβολή της ενθαλπίας μίας χημικής μεταβολής εξαρτάται από τη φυσική κατάσταση (στερεά,υγρή,αέρια) που βρίσκονται τα προϊόντα ή τα αντιδρώντα. 9.Σας δίνονται τα παρακάτω διάγραμμα πραγματοποίησης της ίδιας χημικής μεταβολής : Μετατροπή αερίων Α 2, Β 2 σε αέριο ΑΒ. Α. Η ΔΗ της αντίδρασης Α 2(g) + Β 2(g) 2ΑΒ(g) είναι.. α. +100ΚJ β.+150κj γ. +50ΚJ δ. -50ΚJ Β. Η ΔΗ της αντίδρασης 2Α 2(g) + 2Β 2(g) 4ΑΒ(g) είναι.. α. +100ΚJ β.+150κj γ. +50ΚJ δ. -50ΚJ Γ. Είναι σωστός ο ισχυρισμός ότι η μεταβολή της ενθαλπίας μίας χημικής μεταβολής εξαρτάται από τον τρόπο που αναγράφουμε την εξίσωση της χημικής αντίδρασης ; 10. Να επιλέξετε τον σωστό όρο της παρένθεσης. Η μεταβολή της ενθαλπίας μίας χημικής μεταβολής ( εξαρτάται/δεν εξαρτάται) από τον τρόπο που πραγματοποιείται αυτή. Η μεταβολή της ενθαλπίας μίας χημικής Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 3

4 4 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ μεταβολής ( εξαρτάται/δεν εξαρτάται) από τη φυσική κατάσταση των αντιδρώντων και προϊόντων. Η μεταβολή της ενθαλπίας μίας χημικής μεταβολής ( εξαρτάται/δεν εξαρτάται) από τον τρόπο που γράφουμε την εξίσωση της χημικής αντίδρασης. Να σημειώσετε το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 11. Το ποσό θερμότητας που εκλύεται ή απορροφάται κατά την πραγματοποίηση μιας χημικής αντίδρασης εξαρτάται: α. μόνο από τη φυσική κατάσταση των αντιδρώντων και προϊόντων β. μόνο από την ποσότητα των αντιδρώντων γ. μόνο από τις συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης δ. απ όλους τους παραπάνω παράγοντες. 12. Η ενέργεια που ανταλλάσσεται με το περιβάλλον κατά την πραγματοποίηση μιας χημικής αντίδρασης υπό σταθερή πίεση, ισούται με την : α. ενθαλπία β. μεταβολή εσωτερικής ενέργειας γ. χημική ενέργεια δ. μεταβολή ενθαλπίας. 13. Από την θερμοχημική εξίσωση Α+Β ΑΒ ΔΗ=-123ΚJ προκύπτει : α. Ότι είναι μία ενθόθερμη αντίδραση β. Ότι πραγματοποιείται με απορρόφηση θερμότητας από το περιβάλλον. γ. Ότι είναι μία εξώθερμη αντίδραση δ. Ότι Η προϊόντων > Η αντιδρώντων 15. Ποια από τις παρακάτω αντιδράσεις συνοδεύεται από έκλυση θερμότητας : α. Αντίδραση καύσης β. Αντίδραση διάσπασης διατομικού μορίου γ. Μετατροπή νερού από την υγρή μορφή στην αέρια. δ. Μετατροπή γραφίτη σε αδάμαντα (διαμάντι) Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές ή λανθασμένες 16. Στις χημικές αντιδράσεις δε διατηρείται μόνο η μάζα (νόμος Lavoisier), αλλά και η ενέργεια (νόμος διατηρήσεως της ενέργειας). 17. Θερμοκρασία είναι η διαφορά ενέργειας που μεταφέρεται μεταξύ σωμάτων με διαφορετική θερμότητα. 18. Η ενθαλπία είναι όπως και το γεωγραφικό ύψος καταστατική ιδιότητα,δηλαδή η τιμή που «παίρνουν» είναι ανεξάρτητη της διαδρομής που ακολούθησε για να φτάσει στη θέση αυτή mol CO 2 σε Ρ = 1atm και θ = 25 C έχουν την ίδια ενθαλπία είτε η ποσότητα αυτή σχηματίστηκε από την καύση CH 4 είτε από τη διάσπαση CaCO Ένα σώμα περιέχει θερμότητα, ενθαλπία δίνει ή παίρνει ένα σώμα με αποτέλεσμα να αλλάζει η θερμότητα του. 21. Σύστημα είναι ο χώρος που γίνεται η αντίδραση. Οτιδήποτε άλλο εκτός αυτού ονομάζεται περιβάλλον. 22. Σε μία αντίδραση η μεταβολή της ενθαλπίας ορίζεται ως ΔΗ=Η αντιδρώντων -Η προϊόντων 14. Από τη θερμοχημική εξίσωση ΓZ Γ + Z ΔΗ=+26KJ προκύπτει : α. Ότι πραγματοποιείται με ταυτόχρονη έκλυση θερμότητας στο περιβάλλον β. Ότι Η προϊόντων > Η αντιδρώντων. γ. Ότι Η προϊόντων <Η αντιδρώντων. δ. Ότι είναι μία εξώθερμη αντίδραση. Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 4

5 5 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ Σας δίνεται παρακάτω ένα διάγραμμα που δείχνει την ενθαλπία διαφόρων σωμάτων. Με βάση αυτό το διάγραμμα να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις. 23. Ποια από τις αντιδράσεις που σας δίνονται παρακάτω είναι εξώθερμες και ποιες ενθόθερμες Η(KJ) H 2 (g)+1/2 O 2 (g) H 2 O(g) H 2 O(l) Αντιδράσεις : α. Η 2 (g) + 1/2O 2 (g) H 2 O(g) β. Η 2 (g) + 1/2O 2 (g) H 2 O(l) γ. Η 2 Ο(g) H 2 O(l) δ. Η 2 Ο(l) H 2 O(g) ε. H 2 O(g) Η 2 (g) + 1/2O 2 (g) στ. H 2 O(l) Η 2 (g) + 1/2O 2 (g) Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 5

6 6 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ Πρότυπη ενθαλπία αντίδρασης ΔΗ 0 Πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού ΔΗf 0 1.Πρότυπες συνθήκες είναι.. : Α. θ 0 C =25 0 C, P=1atm και για διαλύματα C=1M Β. θ 0 C =0 0 C, P=1atm και για διαλύματα C=1M Γ. Οι άριστες συνθήκες που πραγματοποιείται μία αντίδραση και εξαρτάται από τη χημική αντίδραση. 2. Η πρότυπη ενθαλπία της αντίδρασης 2ΝΟ(g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) ΔΗ ο =-114ΚJ είναι. : α. -114ΚJ β. -72ΚJ γ. εξαρτάται από τη θερμοκρασία 3. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω φράσεις ως σωστές ή λάθος. α. «Όταν αντιδρούν 2moles NO με 2moles O 2 προς παραγωγή 2moles NO 2 (g) σύμφωνα με την αντίδραση2νο(g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) ΔΗ ο =-114ΚJ στους 25 ο C υπό πίεση 1atm εκλύονται 114ΚJ θερμότητας,όση και η πρότυπη ενθαλπία αντίδρασης.» β. «Όταν αντιδρούν 1mole NO με 0,5moles O 2 προς παραγωγή 1moles NO 2 (g) σύμφωνα με την αντίδραση2νο(g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) ΔΗ ο =-114ΚJ στους 25 ο C υπό πίεση 1atm εκλύονται 57ΚJ θερμότητας, η πρότυπη ενθαλπία αντίδρασης παραμένει ίδια.» γ. «Όταν αντιδρούν 1mole NO με 0,5moles O 2 προς παραγωγή 1moles NO 2 (g) σύμφωνα με την αντίδραση2νο(g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) στους 25 ο C υπό πίεση 1atm εκλύονται 57ΚJ θερμότητας, η πρότυπη ενθαλπία αντίδρασης μεταβάλλεται σε ΔΗ=-57KJ.» δ. «Η πρότυπη ενθαλπία της αντίδρασης 2ΝΟ(g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) παραμένει πάντα ΔΗ ο =-114ΚJ,αυτό που μεταβάλλεται είναι το πόσο της θερμότητας που εκλύεται ανάλογα με τις ποσότητες των σωμάτων που αντιδρούν.» ένωσης CO(g) είναι. α. -110ΚJ β. -220ΚJ B. Με βάση τις παρακάτω θερμοχημικές εξισώσεις. C (γραφίτης) +O 2(g) CO 2 (g) ΔΗ ο =-393ΚJ CO(g) + 1/2O 2(g) CO 2 (g) ΔΗ ο =-283ΚJ Η πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού (ΔΗ f o ) της ένωσης CO(g) είναι. α. -393ΚJ β. -283ΚJ 5.Σας δίνονται οι πρότυπες ενθαλπίες σχηματισμού διαφόρων στοιχείων ( ΔΗ f o ) : O 2(g), N 2(g),H 2(g), I 2(g), Cl 2(g),Br 2(g), F 2(g), C γραφίτης,s ρομβικό, Ρ (λευκός) = 0ΚJ/mol ΔΗ f o (C γραφίτης )=+1,9ΚJ/mol, ΔΗ f o (S μονοκλινές )=+0,3ΚJ/mol Α. Είναι σωστό να ισχυριστούμε ότι τα στοιχεία που σε πρότυπη κατάσταση βρίσκονται σε συγκεκριμένη φυσική κατάσταση έχουν Πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού ( ΔΗ f o ) μηδέν. Β. Αν η πιο σταθερή μορφή ενός στοιχείου έχει πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού ( ΔΗ f o ) μηδέν. Β1. Η πιο σταθερή μορφή του άνθρακα (C) είναι..: α. διαμάντι β. γραφίτης Β2. Η πιο σταθερή μορφή του θείου (S) είναι..: α. μονοκλινές β. ρομβικό Β3. Η πιο σταθερή μορφή του φωσφόρου (Ρ) είναι..: α. λευκός β. ερυθρός 4. Να απαντήσετε στις ερωτήσεις που ακολουθούν Α. Με βάση τις παρακάτω θερμοχημικές εξισώσεις. C (γραφίτης) +1/2O 2(g) CO(g) ΔΗ ο =-110ΚJ 2C (γραφίτης) +O 2(g) 2CO(g) ΔΗ ο =-220ΚJ Η πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού (ΔΗ f o ) της Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 6

7 7 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ 6. Γνωρίζοντας ότι για μία οποιαδήποτε χημική αντίδραση : αα+ββ γγ+δδ ισχύει : ΔΗ ο =γδη ο fγ+δδη ο fδ-αδη ο fa-βδη ο fb, να υπολογίσετε της ΔΗ ο των παρακάτω αντιδράσεων που σας δίνονται και με την βοήθεια του διαγράμματος των ΔΗ f o των ενώσεων. Διάγραμμα : Α. Να υπολογίσετε το ΔΗ ο των παρακάτω αντιδράσεων α. C γραφίτης +Ο 2 (g) CO 2 (g) β. C διαμάντι +Ο 2 (g) CO 2 (g) γ. 2C γραφίτης +Ο 2 (g) 2CO(g) δ. 2C διαμάντι +Ο 2 (g) 2CO(g) ε. 2CO(g)+O 2 (g) 2CO 2 (g) Β. Να υπολογίσετε το ΔΗ ο των παρακάτω αντιδράσεων α. 2NO(g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) β. 2ΝΟ(g) + N 2 (g) 2N 2 O(g) 7.Παράδειγμα. Το αλουμίνιο (Al) αντιδρά με αέριο Cl 2(g) προς σχηματισμό του AlCl 3(s) σύμφωνα με την αντίδραση : 2Al (s) +3Cl 2(g) 2AlCl 3(s) ΔΗ ο =-1408ΚJ. Να υπολογιστεί η θερμότητα που εκλύεται κατά την πλήρη αντίδραση 1,0Kg Al. Δίνεται Α r(al) =27 Απάντηση. Τι μας ζητάει το πρόβλημα ; Πρέπει να υπολογίσουμε τη θερμότητα όταν αντιδρά η ποσότητα Al που μας δίνεται Τι μας δίνεται ; Από τη θερμοχημική εξίσωση γνωρίζουμε ότι κατά την αντίδραση 2moles Al με 3moles Cl 2 προς σχηματισμό 2moles AlCl 3 εκλύεται ποσό θερμότητας ίσο με 1408KJ. Τρόπος λύσης: Μετατρέπω το 1Κg σε moles. Γνωρίζουμε ότι η θερμότητα Q είναι ανάλογη της ποσότητας n μίας ουσίας σε moles. Θα υπολογίσουμε με τη βοήθεια του A ral τα moles του 1Κg. Στη συνέχεια θα υπολογίσουμε το Q με τη βοήθεια του λόγου Q n (moles της ουσίας που μας δίνεται) ο ΔΗ στοιχειομετρική ποσότητα της ίδιας ουσίας (ο συντελεστής της στην εξίσωση) Λύση: Υπολογίζουμε τα moles του Al : m n= A ral 1000g n= 27g n=37moles Χρησιμοποιώ το λόγο που είδαμε παραπάνω για να υπολογίσω το Q Q n ο ΔΗ 2 Q KJ 2 Q 26000KJ Σημείο που πρέπει να προσέξουμε : Όταν η ενθαλπία μίας αντίδρασης είναι αρνητική,την αντικαθιστούμε στο λόγο την ενθαλπία ως θετική, όμως δεν ξεχνάμε να σημειώσουμε στην απάντηση μας ότι η θερμότητα εκλύεται από το σύστημα της αντίδρασης προς το περιβάλλον. 8.Εφαρμογή. Α. Θεωρήστε την παρακάτω αντίδραση N O ο 2NO(g) ΔΗ =+181ΚJ 2(g) 2(g) Να βρεθεί η θερμότητα που απαιτείται για την πλήρη αντίδραση 340g N 2 σε πρότυπες συνθήκες. Β. Θεωρήστε την παρακάτω αντίδραση ο 4Fe 3O 2Fe O (s) ΔΗ =-1650ΚJ (s) 2(g) 2 3 Να βρεθεί η θερμότητα που εκλύεται κατά το σχηματισμό 16g Fe 2 O 3 σε πρότυπες συνθήκες. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες (Α r ) : Fe=56, Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 7

8 8 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ O=16 Γ. Σας δίνεται η παρακάτω θερμοχημική εξίσωση 1 1 ο : H 2(g) + I2(g) HI (g) ΔΗ 26KJ 2 2 Να βρεθεί η θερμότητα που απαιτείται για την πλήρη αντίδραση 8Ν Α μορίων Ι 2. Δ. Σας δίνεται η παρακάτω θερμοχημική εξίσωση ο. P O +6H O 4H PO ΔΗ 257ΚJ 4 10(s) 2 (l) 3 4(aq) α. Να βρεθεί η θερμότητα που εκλύεται κατά την πλήρη αντίδραση 5mol H 3 PO 4. β. Να βρεθεί η θερμότητα που εκλύεται κατά το σχηματισμό 245g H 3 PO 4. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες των στοιχείων : H=1, O=16, P=31. 9.ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ α. Γιατί μία αντίδραση με ΔΗ<0 είναι πάντα εξώθερμη ; β. Να γραφούν οι θερμοχημικές εξισώσεις για τις παρακάτω αντιδράσεις : β1. Αντίδραση 1mole Ag(s) με 1/2mole Cl 2(g) προς σχηματισμό 1mole AgCl (s). Η αντίδραση συνοδεύεται με ταυτόχρονη έκλυση θερμότητας 127ΚJ. β2.μετατροπή 1mole H 2 O (l) σε 1mole H 2 O (g). Η αντίδραση απαιτεί απορρόφηση θερμότητας από το σύστημα της αντίδρασης ίση με 44KJ β3. Σχηματισμός 1mole H 2 O(g) από τα στοιχεία που αποτελείται,η αντίδραση πραγματοποιείται με ταυτόχρονη έκλυση θερμότητας 242KJ. β4. Καύση 1mole C 2 H 4(g), που εκλύει ποσό θερμότητας ίσο με 1411ΚJ. Για όλες τις αντιδράσεις τα ποσά θερμότητας ανάγονται σε συνθήκες p=1atm,t=(25+273) K 10. Το οξείδιο του ασβεστίου CaO αντιδρά με τον άνθρακα C προς σχηματισμό ανθρακασβεστίου CaC 2 και μονοξειδίου του άνθρακα CO σύμφωνα με την αντίδραση : ο CaO(s) + 3C(s) CaC 2(s)+CO(g) ΔΗ =+462ΚJ Α. Πόση μάζα σε g CaC 2 μπορεί να παραχθεί αν το σύστημα της αντίδρασης απορροφήσει θερμότητα ίση με 231ΚJ ; Β. Πόση θερμότητα απαιτείται για την πλήρη αντίδραση 48g C ; Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες των στοιχείων : Ca=40,C=12. Να σημειώσετε το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 11. Ο όρος «πρότυπη ενθαλπία αντίδρασης» χρησιμοποιείται για να εκφράσει τη μεταβολή της ενθαλπίας όταν: α. η αντίδραση πραγματοποιείται σε ιδανικές συνθήκες β. κατά τη διάρκεια της αντίδρασης η θερμοκρασία δε μεταβάλλεται γ. ο υπολογισμός της αναφέρεται σε πίεση 1atm και στους 298Κ δ. ο υπολογισμός της αναφέρεται σε πίεση 1atm και στους 0 0 C. 12. Η πρότυπη ενθαλπία ΔΗ 0 της αντίδρασης Η / 2 Ο 2 Η 2 Ο εξαρτάται: α. από τη φυσική κατάσταση του παραγόμενου Η 2 Ο β. από τις μάζες των αντιδρώντων και τη φυσική κατάσταση των προϊόντων γ. από τις μάζες και τη φύση των σωμάτων που αντιδρούν δ. είναι σταθερή και δεν εξαρτάται από κανέναν από τους παραπάνω παράγοντες. 13. Από τη θερμοχημική εξίσωση Η 2 (g) + 1 / 2 Ο 2 (g) Η 2 Ο (l), ΔΗ 0 = -286kJ προκύπτει ότι: α. κατά την καύση οποιασδήποτε ποσότητας Η 2 ελευθερώνονται 286kJ β. κατά τον σχηματισμό 1mol υγρού νερού απορροφώνται 286 kj γ. κατά την καύση 1mol Η 2 προς αέριο νερό ελευθερώνονται 286 kj δ. η πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού του υγρού νερού είναι -286 kj/mol. 14. Από τη χημική εξίσωση Ν 2 + 3Η 2 2ΝΗ 3, ΔΗ 0 = -22kcal, προκύπτει ότι η πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού της ΝΗ 3 είναι: α. 22kcal/mol β. -11kcal/mol γ. 44kcal/mol δ. -22kcal. Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 8

9 9 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ 15. Η τιμή της πρότυπης ενθαλπίας σχηματισμού του Ο 2 : α. είναι ίση με μηδέν β. είναι θετική γ. είναι αρνητική δ. εξαρτάται από τις συνθήκες στις οποίες αναφέρεται 16. Η ενθαλπία σχηματισμού του ΗΝΟ 3 αναφέρεται στη χημική μετατροπή που συμβολίζεται από τη χημική εξίσωση: α. 1 / 2 H / 2 N / 2 O 2 HNO 3 β. H + N + 3O HNO 3 γ. 1 / 2 N 2 O / 2 H 2 O HNO 3 δ. σε οποιαδήποτε από τις παραπάνω χημικές εξισώσεις. 17. Αν για τη χημική εξίσωση 3O 2 (g) 2O 3 (g), δίνεται ότι ΔΗ > 0, τότε συμπεραίνεται ότι: α. το όζον (O 3 ) είναι η σταθερότερη μορφή του οξυγόνου β. η αρχική κατάσταση του συστήματος είναι σταθερότερη από την τελική γ. δε μπορεί να υπάρχει στη φύση τριατομικό οξυγόνο. δ. Το όζον περιέχει χημική ενέργεια ενώ το Ο 2 δεν περιέχει χημική ενέργεια Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν ως σωστές ή λανθασμένες. 18.Η ΔΗ ο f των στοιχείων στην πιο σταθερή μορφή τους θεωρείται μηδέν. 19. Η τιμή της ΔΗ ο μιας αντίδρασης μπορεί να υπολογιστεί με βάση τις πρότυπες ενθαλπίες σχηματισμού των ενώσεων που μετέχουν στην αντίδραση 20. Γενικά, όσο πιο μεγάλη είναι η τιμή ΔΗ ο f, τόσο πιο σταθερή θεωρείται η ένωση (σε σχέση με τα στοιχεία της). 21. Οι ενθαλπίες σχηματισμού ΔΗ ο f των ενώσεων είναι πάντα θετικές. 22. Στην περίπτωση του άνθρακα ( C), ισχύει ΔΗ ο fδιαμαντ=0 και ΔΗ ο fγραφ 0 Να λύσετε τις παρακάτω ασκήσεις και με την βοήθεια των υποδείξεων που σας δίνονται για κάθε άσκηση 23. Να βρείτε την ενθαλπία της αντίδρασης :2ΝΗ 3(l) +2NO (g) H 2 O 2(l) +4N 2(g). Δίνονται οι ενθαλπίες σχηματισμού : ΝΗ 3(l) : ΔΗ f =264 KJ/mol NO (g) : ΔΗ f =90,25 KJ/mol. H 2 O 2(l) : ΔΗ f =-187,8 KJ/mol. 24. Να υπολογίσετε την ενθαλπία της παρακάτω αντίδρασης : 2C 3 H 6(g) + 9O 2(g) 6 CO 2(g) + 6 H 2 O (g) Δίνονται οι ενθαλπίες σχηματισμού : Η 2 Ο (g) : ΔΗ f = -242 KJ/mol CO 2(g) : ΔΗ f =-394 KJ/mol C 3 H 8(g) : ΔΗ f =+53 KJ/mol (Υπόδειξη για τις ασκήσεις 23 και 24 : Για κάθε χημική αντίδραση της μορφής : αα+ββ γγ+δδ ισχύει : ΔΗ ο = ΣΔΗ ο f (προϊόντων) - ΣΔΗ ο f (αντιδρώντων) ή ΔΗ ο =γδη ο fγ+δδη ο fδ-αδη ο fa-βδη ο fb ) 25. Υπολογίστε τις ενθαλπίες σχηματισμού των KClO 3(s), NaHCO 3(s) και NOCl (g) με την βοήθεια των παρακάτω θερμοχημικών εξισώσεων 2ΚClO 3(s) 2KCl (s) +3O 2(g) ΔΗ=-89,5KJ. NaOH (s) + CO 2(s) NaHCO 3(s) ΔΗ=-127,5ΚJ 2NOCl (g) 2NO (g) + Cl 2(g) ΔΗ=+75,5 KJ. Δίνονται οι ενθαλπίες σχηματισμού ΔΗ f για τις παρακάτω ενώσεις : KCl (s) : -436,75 KJ/mol NaOH (s) : -425,6 KJ/mol CO 2(g) : -393,5 KJ/mol NO (g) : 82,05 KJ/mol. ( Υπόδειξη : Υπολογίζουμε τις ΔΗ ο f των διαφόρων ενώσεων που μας δίνονται στην άσκηση γνωρίζοντας ότι σε μία χημική αντίδραση της μορφής : αα+ββ γγ+δδ ισχύει ΔΗ ο =γδη ο fγ+δδη ο fδ-αδη ο fa-βδη ο fb.επομένως αφού γνωρίζουμε το ΔΗ ο των αντιδράσεων και τις ΔΗ ο f σχηματισμού κάποιων από τις ενώσεις που συμμετέχουν στην αντίδραση μπορούμε να υπολογίσουμε το ΔΗ ο f Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 9

10 10 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ των ενώσεων που μας ζητάνε. Πρέπει βέβαια να γνωρίζουμε ότι ΔΗ f o των στοιχείων στην πιο σταθερή τους μορφή είναι 0.) 26. Ποιες από τις παρακάτω αντιδράσεις είναι ενδόθερμες και ποιες εξώθερμες. α. 2HCl (g) H 2(g) +Cl 2(g) β. C 2 H 2(g) +2H 2(g) C 2 H 6(g) γ. CH 3 COOH (l) + 2H 2(g) CH 3 CH 2 OH (l) + H 2 O (l) δ. 2HBr (g) + Cl 2(g) 2HCl (g) + Br 2(g) Δίνονται ΔΗ f για τις ουσίες (KJ/mol) : HCl (g) =-92, C 2 H 2(g) =+227, C 2 H 6(g) = -85, CH 3 COOH (l) = -485, CH 3 CH 2 OH (l) =-278 H 2 O (l) =-286, HBr (g) = -36 ( Υπόδειξη : Αφού υπολογίσουμε το ΔΗ ο κάθε αντίδρασης από την σχέση : ΔΗ ο = ΣΔΗ ο f (προϊόντων) - ΣΔΗ ο f (αντιδρώντων),στην συνέχεια ελέγχουμε για κάθε αντίδραση αν ΔΗ ο >0 ή ΔΗ ο <0.) Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 10

11 11 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ Ενθαλπία καύσης 1. Με βάση το παρακάτω διάγραμμα να απαντήσετε στις ερωτήσεις που ακολουθούν. Ουσία-Α Πρότυπη ενθαλπία καύσης ΔΗ c o =-100KJ/mol 2. Ουσία-Α Πρότυπη ενθαλπία καύσης ΔΗ o c =-100KJ/mol Καύση 1mol A 1mol A Καύση M ra =100 Q εκλύεται =100ΚJ Q εκλύεται =100ΚJ Α. Κατά την καύση 2moles της ουσίας-α το ποσό θερμότητας που εκλύεται είναι.. : α KJ β. 100 /2 ΚJ Β. Κατά την καύση 3moles της ουσίας-α το ποσό θερμότητας που εκλύεται είναι.. : α KJ β. 100 /3 ΚJ Γ. Κατά την καύση 0,5moles της ουσίας-α το ποσό θερμότητας που εκλύεται είναι.. : α. 0,5 100KJ β. 100 /0,5 ΚJ Δ. Κατά την καύση n moles της ουσίας-α το ποσό θερμότητας που εκλύεται είναι α. n 100KJ β. 100 /n ΚJ Ε. Αν ΔΗ c, η πρότυπη ενθαλπία καύσης μίας ουσίας Χ, κατά την καύση n moles της ουσίας-χ το ποσό θερμότητας που εκλύεται είναι α. ΔΗ c β. n ΔΗ c γ. ΔΗ c /n A. Το ποσό θερμότητας που εκλύεται κατά την καύση 50g της Α είναι α KJ β KJ 50 γ. 100ΚJ Β. Το ποσό θερμότητας που εκλύεται κατά την καύση 200g της Α είναι α KJ β KJ 200 γ. 100ΚJ Γ. Το ποσό θερμότητας που εκλύεται κατά την καύση 100g της Α είναι α KJ β KJ 100 γ. 100ΚJ Δ. Αν ΔΗ c, η πρότυπη ενθαλπία καύσης μίας ουσίας Χ, κατά την καύση m gr της ουσίας-χ το ποσό θερμότητας που εκλύεται είναι m α. ΔΗ c β. m Hc KJ γ. Hc KJ δ. m M r Hc KJ Mr 3. Πόση θερμότητα εκλύεται κατά την πλήρη καύση 62g P 4 (s) σύμφωνα με την παρακάτω θερμοχημική εξίσωση. P 4 (s) + 5O 2 (g) 2P 2 O 5 (s) ΔΗ ο C=-3040kJ. Δίνονται : Α rp =31,A ro =16 Απάντηση : Σύμφωνα με την θερμοχημική εξίσωση που μας δίνουνε. P 4 (s) + 5O 2 (g) 2P 2 O 5 (s) 1mol 5mol 2mol Κατά την καύση 1mol P 4 (s) με 5mol O 2 (s) παράγονται 2mol P 2 O 5 (s) και εκλύεται ποσό Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 11

12 12 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ θερμότητας Q c =3040kJ. Για να βρούμε το ποσό θερμότητας που παράγονται κατά την καύση 62g P 4 (s) θα πρέπει αρχικά να μετατρέψουμε τα g σε mol, ώστε να μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την στοιχειομετρία της αντίδρασης. P 4 (s) + 5O 2 (g) 2P 2 O 5 (s) 1mol 5mol 2mol Q c =3040kJ 0,5mol Q=; 1mol 3040kJ Q=3040 0,5kJ=1520kJ. 0,5mol Q 4.Κατά την καύση ορισμένης ποσότητας προπανόλης εκλύθηκαν 504kJ. Αν η καύση της προπανόλης (C 3 H 8 O) πραγματοποιείται σύμφωνα με την παρακάτω θερμοχημική εξίσωση : C 3 H 8 O(l) + 9/2 O 2 (g) 3CO 2 (g)+4h 2 O(l) ΔΗ ο c=-2016kj Να βρείτε την μάζα της προπανόλης που κάηκε σε g, καθώς και τον όγκο (STP συνθήκες) CO 2 που παράχθηκε. (A r : H=1, C=12,O=16 ) Απάντηση : C 3 H 8 O(l) + 9/2 O 2 (g) 3CO 2 (g)+4h 2 O(l) ΔΗ ο c=-2016kj Σύμφωνα με τη θερμοχημική εξίσωση που μας δίνουνε : Κατά την καύση 1mol C 3 H 8 O(l) με 9/2mol O 2 (g), παράγονται 3mol CO 2 (g) και 4mol H 2 O(l) ενώ παράλληλα εκλύονται 2016kJ θερμότητα Από το ποσό θερμότητας που μας δίνουνε μπορούμε να υπολογίσουμε τα mol της C 3 H 8 O(l) που καίγονται καθώς και τα mol του CO 2 (g) που παράγονται.αφού βρούμε τα mol των σωμάτων,μπορούμε στη συνέχεια να υπολογίσουμε και μάζα(g) και όγκο(stp). C 3 H 8 O(l) + 9/2 O 2 (g) 3CO 2 (g)+4h 2 O(l) ΔΗ ο c=-2016kj 1mol 9/2mol 3mol 4mol Q c =2016kJ n=; 9/2n 3n 4n Q=504kJ kJ 504 = 2016n=504 n= =0,25mol. n 504kJ 2016 m =n M =0,25 60=15g V C3H8O CO2 r =3n 22,4L=3 0,25 22,4=16,8L 5. Να υπολογιστεί το ποσό θερμότητας που εκλύεται κατά την πλήρη καύση 1,12L CH 4 (STP συνθήκες). Δίνεται η θερμοχημική εξίσωση καύσης του CH 4 : CH 4 (g)+2o 2 (g) CO 2 (g)+h 2 O(l) ΔΗ c o =-890kJ. 6.Ορισμένη ποσότητα βουτανίου ( C 4 H 10 ) «καίγεται» σύμφωνα με την παρακάτω θερμοχημική αντίδραση : C 4 H 10 (g)+13/2o 2 (g) 4CO 2 (g)+5h 2 O(l) ΔΗ c o =- 2880kJ. Αν κατά την πραγματοποίηση της αντίδρασης εκλύθηκε στο περιβάλλον ποσό θερμότητας ίσο με 4320kJ, να βρείτε τη μάζα του βουτανίου που «κάηκε». (A r : H=1, C=12,O=16 ) 7. Κατά την πλήρη καύση 4,4g C 3 H 8 (g), σε πρότυπες συνθήκες έχουμε την έκλυση ποσού θερμότητας ίσο με 550kJ. Να βρείτε την πρότυπη ενθαλπία καύσης του C 3 H 8 (g). Δίνεται η αντίδραση καύσης. C 3 H 8 (g)+5o 2 (g) 3CO 2 (g)+4h 2 O(l) (A r : H=1, C=12,O=16 ) 8. Κατά την πλήρη καύση σε πρότυπες συνθήκες 14,25g C 8 H 18 (l) παράγεται θερμότητα ίση με 685kJ. C 8 H 18 (l)+25/2 O 2 (g) 8CO 2 (g)+9h 2 O(l) Να βρείτε την πρότυπη ενθαλπία καύσης του C 8 H 18 (l). 9. Η πρότυπη ενθαλπία καύσης ενός αλκενίου ( C ν Η 2ν ) είναι ΔΗ ο C=-2058kJ. Αν κατά την καύση 12,6g του αλκενίου εκλύεται ποσό θερμότητας στο περιβάλλον ίσο με 617,4kJ, να βρείτε το μοριακό τύπο του αλκενίου. 10. Η πρότυπη ενθαλπία καύσης ΔΗ c ενός αλκανίου C ν Η 2ν+2 είναι -890KJ/mol. Με βάση τις πρότυπες ενθαλπίες σχηματισμού ΔΗ o f (KJ/mol) των ουσιών : C ν Η 2ν+1 (g) = -75, CO 2 (g)=-393,5, H 2 O(l)=-188 Να βρείτε το Μ.Τ. του αλκενίου. Υπόδειξη: Ουσιαστικά το ζητούμενο είναι το ν. Αν υπολογιστεί το ν και αντικατασταθεί στο γενικό τύπο του αλκανίου, θα βρεθεί και ο Μ.Τ. Βήμα 1 ο : Αναγράφουμε τη θερμοχημική εξίσωση καύσης του αλκανίου. 3ν+1 o CνΗ 2ν+2(g) + Ο2(g) νco 2(g) (ν+1)η 2 Ο (l) ΔΗC 890KJ 2 Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 12

13 13 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ Βήμα 2 ο : Εκφράζω το ΔΗ C σε συνάρτηση με τις πρότυπες ενθαλπίες σχηματισμού o o o ο 3ν+1 ο ΔΗc νδη fco +(ν+1)δη 2 fη2o -ΔΗfC νη - ΔΗ 2ν+2 fo2 2 Βήμα 3 ο : Αντικαθιστούμε τις πρότυπες ενθαλπίες σχηματισμού, και την πρότυπη ενθαλπία καύσης στην σχέση του βήματος 2. Δεν ξεχνάμε ότι η πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού του οξυγόνου είναι 0. Ο μόνος άγνωστος είναι το ν. 11. Να βρεθεί : Α. Ο Μ.Τ. του αλκανίου (C ν Η 2ν+2 ) που έχει πρότυπη ενθαλπία καύσης -2220KJ/mol και πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού -104ΚJ/mol. Β. Ο Μ.Τ. του αλκενίου (C ν Η 2ν ) που έχει πρότυπη ενθαλπία καύσης -1560KJ/mol και πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού +52ΚJ/mol. 12. Κατά την καύση 1mole C 2 H 2(g) εκλύεται ποσό θερμότητας ίσο με 1300ΚJ. α.να γραφεί η θερμοχημική εξίσωση της αντίδρασης. β.να υπολογιστεί το ποσό θερμότητας που εκλύεται κατά την παραγωγή 1,8g H 2 O (g) Για όλες τις αντιδράσεις τα ποσά θερμότητας ανάγονται σε συνθήκες p=1atm,t=(25+273) K 13.Μίγμα 50g δύο αερίων Α (Μ r =100) και Β (M r =50) κατά την καύση τους απελευθερώνουν ποσό θερμότητας 2000 KJ. Αν η πρότυπες ενθαλπίες καύσης των Α και Β είναι αντίστοιχα -2000KJ/mol(A) και -3000KJ/mol(B), να βρεθεί το ποσοστό κατά βάρος του κάθε αερίου στο μίγμα. Όλα τα ποσά θερμότητας ανάγονται σε πρότυπες συνθήκες. Υπόδειξη : Το ζητούμενο ουσιαστικά είναι η μάζα του αερίου Α και η μάζα του αερίου Β στο μίγμα. Γνωρίζοντας και τη συνολική μάζα του μίγματος το ποσοστό του Α είναι : Μάζα του Α m A 100%= 100% Μάζα του Μίγματος 50 Ομοίως για το Β είναι: Μάζα του B m B 100%= 100% Μάζα του Μίγματος 50 Για τον υπολογισμό των μαζών ακολουθούμε την εξής διαδικασία : Βήμα 1 ο : Θα λύσουμε σύστημα 2 εξισώσεων με 2 αγνώστους. Πάντα σε ασκήσεις θερμοχημείας, ανεξάρτητα από το ζητούμενο, προσπαθούμε να υπολογίσουμε τα moles των ουσιών. Άρα οι άγνωστοι μας θα είναι : n A (moles του Α) και n B (moles του Β) Βήμα 2 ο : Η πρώτη εξίσωση αφορά τις μάζες : Μάζα μίγματος = Μάζα του Α + Μάζα του Β m μίγματος = m A +m B 50=n A M ra +n B M rb 50=100n A +50n B (Εξίσωση-1) Βήμα 3 ο : Η δεύτερη εξίσωση αφορά τη θερμότητα. Θερμότητα που εκλύεται από την καύση του μίγματος= Θερμότητα που εκλύεται από την καύση n A moles του Α + Θερμότητα που εκλύεται από την καύση n Β moles του Α. Q ολικό =Q A + Q B 2000=Q A +Q B. Γνωρίζουμε ότι η θερμότητα Q A που εκλύεται κατά την καύση n A moles του Α, συνδέεται με την ενθαλπία καύσης ΔΗ ca με την σχέση : QA na = ΔΗ συντελεστής του Α στην εξίσωση καύσης ca Ο συντελεστής ενός σώματος που «καίγεται» σε μία εξίσωση καύσης είναι πάντα 1. Άρα QA na = ΔΗ 1 ca Q =n ΔΗ A A ca Q A 2000n A Ομοίως :Q B =3000n B Εξίσωση-2 : 2000=Q A +Q B. 2000n A +3000n Β =2000 Βήμα 4 ο : Επιλύουμε το σύστημα των εξισώσεων (1) και (2), υπολογίζουμε τα n A και n B. Βήμα 5 ο : Υπολογίζουμε τις μάζες με την βοήθεια των moles : m A =n A M ra και m B =n B M rb 14. Να βρεθεί η αναλογία μαζών των ίδιων αερίων Α και Β της άσκησης 13 σε μίγμα τους 250g, αν κατά την καύση του μίγματος εκλύθηκε Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 13

14 14 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ ποσό θερμότητας ίσο με 7000ΚJ(αναγωγή σε πρότυπες συνθήκες). 15. Ένα μίγμα μεθανίου CH 4(g) και αιθανίου C 2 H 6(g) έχει τα συστατικά του με γραμμομοριακή αναλογία 2:1. Να υπολογιστεί ο όγκος του μίγματος σε stp, που όταν καίγεται εκλύει 78Κcal.Δίνονται ενθαλπίες καύσης: CH 4(g) ΔΗ c =-210 Kcal /mol C 2 H 6(g) ΔΗ c =-360 Kcal/mol. 16. Κατά την καύση ισομοριακού μίγματος CO (g) και Η 2(g) εκλύονται συνολικά 170,7KJ. Ποια είναι η μάζα του χρησιμοποιούμενου μίγματος ; Δίνονται : ενθαλπία καύσης του CO (g) -283KJ/mol ενθαλπία καύσης του Η 2(g) -286KJ/mol 17. Μίγμα μάζας 17gr,αποτελείται από Ν 2(g) και Cl 2(g). Το μίγμα φέρεται σε αντίδραση με Η 2(g), οπότε τα συστατικά του αντιδρούν πλήρως με ταυτόχρονη συνολική μεταβολή της ενθαλπίας του συστήματος κατά -46KJ. Ποια είναι η κατά βάρος σύσταση του μίγματος ; Δίνονται : ενθαλπία σχηματισμού της ΝΗ 3(g) -46KJ/mol. ενθαλπία σχηματισμού του HCl -92KJ/mol. 18. Κατά την καύση αερίου μίγματος αιθενίου (C 2 H 4 ) και αιθινίου (C 2 H 2 ), εκλύεται σε πρότυπες συνθήκες ποσό θερμότητας Q=702kJ. Αν σε STP συνθήκες το μίγμα καταλαμβάνει όγκο ίσο με 11,2L, να βρείτε τις μάζες των συστατικών του μίγματος. Οι πρότυπες ενθαλπίες καύσης των ουσιών ΔΗ c o σε kj/mol : C 2 H 4 (g)=-1560, C 2 H 2 (g)= Κατά την καύση 27,6g αερίου μίγματος C 3 H 8 (g) και C 4 H 10 (g), παράγεται συνολικά ποσό θερμότητας ίσο με q=1372,8kj.να βρεθεί ο όγκος που καταλαμβάνει σε STP συνθήκες, το κάθε συστατικό του μίγματος. Οι πρότυπες ενθαλπίες καύσης των ουσιών ΔΗ c o σε kj/mol : C 3 H 8 (g)=-2220, C 4 H 10 (g)= ( Το ποσό q, ανάγεται σε πρότυπες συνθήκες ) ,6g C(s) αντιδρούν πλήρως με Η 2 (g) με αποτέλεσμα την δημιουργία αερίου μίγματος CH 4 (g), C 2 H 2 (g) : C(s) + 2H 2 (g) CH 4 (g) ΔΗ f o =-75kJ 2C(s)+H 2 (g) C 2 H 2 (g) ΔΗ f o =227kJ Αν το συνολικό ποσό θερμότητας που απορροφήθηκε από το σύστημα, κατά την πραγματοποίηση των αντιδράσεων είναι σε πρότυπες συνθήκες Q=53,3kJ να βρείτε : α. την % v/v σύσταση του μίγματος. β. την % w/w σύσταση του μίγματος. 21. Να υπολογιστεί ο όγκος σε stp συνθήκες αερίου Γ(g) που πρέπει να «καεί», ώστε να διασπαστούν 80g στερεάς ουσίας ΑΒ σύμφωνα με την αντίδραση : 2ΑΒ(s) A 2 (g) +B 2 (g) ΔΗ ο =+1000ΚJ. (Μ rab =400) Δίνεται πρότυπη ενθαλπία καύσης του Γ (g) : ΔΗ o c =-2000KJ. Υπόδειξη: Στη χημεία συνήθως η θερμότητα Q που απαιτείται για την πραγματοποίηση μίας ενδόθερμης αντίδρασης,προέρχεται από την καύση μίας ουσίας. Ισχύει δηλαδή : Q Q απορροφάται (ενδόθερμη) εκλύεται(εξώθερμη) Η λογική αλληλουχία των βημάτων που απαιτείται για τη επίλυση της άσκησης βασίζεται στην παραπάνω σχέση. n AB m M AB rab V n 22,4 Γ Γ Q απορροφάται ο ΔΗ Q =Q απορροφάται nab συντελεστής ΑΒ εκλύεται ο καύσης του Γ εκλύεται Q nγ = ΔΗ 1 22.Να βρεθούν τα g της ουσίας ΑΒ της άσκησης 21. που θα διασπαστούν αν χρησιμοποιηθεί η θερμότητα της καύσης 4,48L (stp) του αερίου Γ(g) Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 14

15 15 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ της παραπάνω άσκησης. Ενθαλπία εξουδετέρωσης. 1.Με βάση το σχεδιάγραμμα που σας δίνεται να απαντήσετε τις ερωτήσεις που ακολουθούν. NaOH + HCl 1mole 1mole Na + OH - H + Cl - NaCl + H 2 O Na + Cl - H 2 O εκλύεται θερμότητα ίση με 57,1ΚJ ΔΗ ο n =-57,1KJ/mol A. Αν αντιδράσουν 2mole NaOH με 2mole HCl α. εκλύεται θερμότητα ίση με 2 57,1 KJ β. εκλύεται θερμότητα ίση με 57,1 ΚJ γ. εκλύεται θερμότητα ίση με 57,1/2 ΚJ B. Αν αντιδράσουν 0,5mole NaOH με 0,5mole HCl α. εκλύεται θερμότητα ίση με 0,5 57,1 KJ β. εκλύεται θερμότητα ίση με 57,1 ΚJ γ. εκλύεται θερμότητα ίση με 57,1/0,5 ΚJ 2. Έχουμε αρχικά 2 mol HCl και 1 mol NaOH που αντιδρούν σύμφωνα με την αντίδραση NaOH + HCl NaCl + H 2 O 1mol 2mol Α. Αντιδρούν ολόκληρες οι ποσότητες των σωμάτων ; α. Ναι β. Όχι Β. Ποιο σώμα είναι το περιοριστικό,δηλαδή αντιδρά ολόκληρη η ποσότητα του ; α. NaOH β. HCl γ. NaOH και HCl Γ. Ποιο σώμα είναι σε περίσσεια, δηλαδή μετά την αντίδραση περισσεύει ποσότητα που δεν αντέδρασε ; α. NaOH β. HCl γ. NaOH και HCl 3. Να βρείτε το ποσό θερμότητας που εκλύεται στο περιβάλλον κατά την ανάμειξη 500mL διαλύματος NaOH 0,1M με 1,5L διαλύματος ΗΝΟ 3 0,05Μ σε πρότυπες συνθήκες. Δίνεται η θερμοχημική αντίδραση : NaOH(aq)+HNO 3 (aq) NaNO 3 (aq)+h 2 O(l) ΔΗ ο n=-57,1kj Απάντηση : Υπολογίζουμε τα mol των σωμάτων για να μπορέσουμε να κάνουμε στοιχειομετρικούς υπολογισμούς με βάση την αντίδραση που μας δίνουνε. nnaoh c V=0,1 0,5=0,05mol, n c V=0,05 1,5=0,075mol HNO3 NaOH(aq)+HNO 3 (aq) NaNO 3 (aq)+h 2 O(l) 0,05mol 0,075mol Αντ 0,05mol 0,05mol 0,05mol 0,05mol Παρατηρούμε ότι ένα από τα δύο σώματα, το ΗΝΟ 3, είναι σε περίσσεια. Τους στοιχειομετρικούς υπολογισμούς τους πραγματοποιούμε με το περιοριστικό σώμα, το NaOH. Σύμφωνα με την αντίδραση που μας δίνουνε κατά την εξουδετέρωση 1mol NaOH με 1mol HNO 3 παράγονται 1mol NaNO 3, 1mol H 2 O και ταυτόχρονα εκλύεται θερμότητα 57,1kJ 1mol 57,1kJ Q=0,05 57,1kJ=2,855kJ=2855J 0,05mol Q mL διαλύματος NaOH συγκέντρωσης 1Μ, αναμειγνύεται με 200mL διαλύματος Η 2 SO 4 συγκέντρωσης 1Μ. Να υπολογιστεί το ποσό θερμότητας (σε πρότυπες συνθήκες)που εκλύεται μετά την ανάμειξη των παραπάνω διαλυμάτων. Υπόδειξη: Με την ανάμειξη των διαλυμάτων πραγματοποιείται η αντίδραση εξουδετέρωσης : 2NaOH(aq) +H 2 SO 4 (aq) Na 2 SO 4 (aq)+h 2 O(aq) που είναι εξώθερμη. Για τον υπολογισμό της θερμότητας που εκλύεται «χωρίζω» το πρόβλημα σε μικρότερα προβλήματα. Στη συνέχεια συνθέτουμε τη λύση σύμφωνα με το διάγραμμα που μας δίνεται παρακάτω. Πρόβλημα-1 : Γνωρίζουμε από τη θεωρία ότι κατά την αντίδραση Η + (aq) + ΟΗ(aq) - Η 2 Ο(aq) ΔΗ=-57KJ. Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 15

16 16 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ Στην εξίσωση 2NaOH(aq) +H 2 SO 4 (aq) Na 2 SO 4 (aq)+2h 2 O(aq) ουσιαστικά αντιδρούν : 2Η + (aq) + 2ΟΗ(aq) - 2Η 2 Ο(aq) ΔΗ=-2 57KJ =-114ΚJ Πρόβλημα-2 : Αρχικά υπολογίζουμε τα αρχικά moles των σωμάτων n NaOH =c NaOH V διαλ.ναοη, ομοίως n H2SO4 =c H2SO4 V διαλ.h2so4 Βρίσκω το περιοριστικό σώμα ως εξής : -Επιλέγουμε στην τύχη ως περιοριστικό ένα από τα δύο σώματα : ΝαΟΗ 2NaOH(aq) +H 2 SO 4 (aq) Na 2 SO 4 (aq)+2h 2 O(aq) αρχικ n NaOH n H2SO4 αντιδρ n NaOH (1/2) n NaOH Ελέγχουμε αν η υπόθεση μας είναι σωστή : Θα πρέπει για να είναι σωστή τα αρχικά moles του Η 2 SO 4 (σώμα σε περίσσεια) να είναι περισσότερα από τα moles του Η 2 SO 4 που αντιδρούν. Αν τα αρχικά moles του Η 2 SO 4 (σώμα σε περίσσεια) είναι λιγότερα από τα moles του Η 2 SO 4 που αντιδρούν, η υπόθεση μας είναι λάθος και περιοριστικό σώμα είναι το Η 2 SO 4. Τελική λύση : Έχοντας υπολογίσει το ΔΗ ο της αντίδρασης από το πρόβλημα-1 και τα moles του περιοριστικού σώματος από το πρόβλημα-2, υπολογίζω τη θερμότητα Q από την αναλογία : Q ΔΗ ο n περιοριστικού Συντελεστής περιοριστικού στην αντίδραση Όλα τα ποσά θερμότητας μετρήθηκαν στις ίδιες συνθήκες. 6. Κατά την πλήρη εξουδετέρωση 22,4g KOH από οξύ ΗΑ εκλύεται ποσό θερμότητας σε πρότυπες συνθήκες ίσο με 4,24kJ. Το οξύ ΗΑ είναι ισχυρό ή ασθενές ; (Α r : K=39, O=16,H=1 ) mL διαλύματος NaOH συγκέντρωσης 2Μ αναμειγνύεται με 2L διαλύματος οξέος Η 2 Β συγκέντρωσης 0,2Μ με αποτέλεσμα να εκλύεται ποσό θερμότητας σε πρότυπες συνθήκες 33,6kJ. Να βρείτε : α.) Την πρότυπη ενθαλπία της αντίδρασης : 2NaOH(aq) +H 2 B(aq) Na 2 B(aq) + 2H 2 O(l) β.) Αν το οξύ Η 2 Β είναι ισχυρό ή ασθενές. 4. Να βρείτε το ποσό θερμότητας που εκλύεται στο περιβάλλον σε πρότυπες συνθήκες κατά την ανάμειξη 100mL διαλύματος H 2 SO 4 0,1M με 300mL διαλύματος NaOH 0,1M. Δίνεται η θερμοχημική αντίδραση : 2NaOH(aq)+H 2 SO 4 (aq) Na 2 SO 4 (aq) + 2H 2 O(l) ΔΗ ο n=-114,2kj. 5. Σε 200ml διαλύματος HCl 0,4M προσθέτουμε ορισμένο όγκο διαλύματος ΝαΟΗ 0,2Μ, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ και ελευθερώνεται ποσό θερμότητας ίσο με 2296J. Αν η ενθαλπία εξουδετέρωσης του HCl με το ΝαΟΗ είναι ίση με -57,4kJ/mol, να βρεθεί ο όγκος του διαλύματος ΝαΟΗ που προσθέσαμε στο διάλυμα του HCl. Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 16

17 17 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ Θερμιδομετρία 1. Σας δίνονται τα παρακάτω δοχεία με νερό (Η 2 Ο). Προσφορά θερμότητας Q A Δοχείο-Α m H2O =1Kg θ ο C=20 Προσφορά θερμότητας Q B Δοχείο-B m H2O =4Kg θ ο C=20 Προσφορά θερμότητας Q Γ Δοχείο-Γ m H2O =4Kg θ ο C=20 Προσφέρουμε σε κάθε δοχείο ένα ποσό θερμότητας Q, έτσι ώστε να αυξήσουμε τη θερμοκρασία του νερού (Η 2 Ο) του κάθε δοχείου στους 21 ο C. A. Τι ισχύει για τις θερμότητες Q A, Q B και Q Γ ; α. Q A =Q B =Q Γ β. Q Β >Q Α >Q Γ γ. Q Γ >Q A >Q A Β. Το συμπέρασμα που προκύπτει είναι ότι η θερμότητα που πρέπει να προσφέρουμε ώστε να αυξηθεί κατά ένα βαθμό η θερμοκρασία ορισμένης ποσότητας νερού ( εξαρτάται/ δεν εξαρτάται) από τη μάζα του. Όσο (μεγαλύτερη/ μικρότερη) μάζα νερού θέλουμε να θερμάνουμε τόσο μεγαλύτερο είναι το ποσό θερμότητας που χρησιμοποιούμε. 2. Προσφορά θερμότητας Q A Δοχείο-Α m H2O =1Kg θ ο C=20 Προσφορά θερμότητας Q Β Σιδερένιος κύβος m Fe =1Kg θ ο C=20 Προσφορά θερμότητας Q Γ Αλουμινένιος κύβος m Al =1Kg θ ο C=20 Αν Q A η θερμότητα που προσφέρουμε σε 1Kg Η 2 Ο προκειμένου να αυξήσει τη θερμοκρασία του κατά 1 ο C, αντίστοιχα Q Β η θερμότητα που προσφέρουμε σε 1Kg Fe προκειμένου να αυξήσει τη θερμοκρασία του κατά 1 ο C και Q Γ η θερμότητα που προσφέρουμε σε 1Kg Al προκειμένου να αυξήσει τη θερμοκρασία του κατά 1 ο C A. Mπορούμε να ισχυριστούμε ότι ισχύει Q A =Q B =Q Γ α. Ναι β. Όχι Β. Συμπέρασμα : Η θερμότητα που χρησιμοποίουμε για να αυξήσουμε τη θερμοκρασία κατά 1 βαθμό ποσότητας ύλης ίση με 1Kg (εξαρτάται/δεν εξαρτάται) από τη φύση του υλικού 3. Προσφορά θερμότητας Q A Δοχείο-Α m H2O =1Kg θ ο C=20 Προσφορά θερμότητας Q Β Δοχείο-Β m H2O =1Kg θ ο C=20 Προσφορά θερμότητας Q Γ Δοχείο-Γ m H2O =1Kg θ ο C=20 Αν Q A το ποσό θερμότητας που πρέπει να προσφέρουμε στο δοχείο-α προκειμένου να αυξήσει τη θερμοκρασία του κατά ένα βαθμό, Q B το ποσό θερμότητας που πρέπει να προσφέρουμε στο δοχείο-β προκειμένου να αυξήσει τη θερμοκρασία του κατά 2 βαθμούς και Q Γ το ποσό θερμότητας που πρέπει να προσφέρουμε στο δοχείο Γ προκειμένου να αυξήσει τη θερμοκρασία του κατά 3 βαθμούς. Ισχύει : α. Q A =Q B =Q Γ β. Q A >Q B >Q Γ γ. Q A <Q B <Q Γ. Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 17

18 18 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ 4. Να επιλέξετε το σωστό όρο της παρένθεσης. Το ποσό θερμότητας Q που πρέπει να προσφέρουμε σε ένα σώμα μάζας m προκειμένου να αυξήσει τη θερμοκρασία του κατά ΔΤ(ή Δθ ο C ) είναι ( ανάλογο/ αντιστρόφως ανάλογο) της μάζας του σώματος m και ( ανάλογο/ αντιστρόφως ανάλογο) της μεταβολής της θερμοκρασίας ΔΤ. Η θερμότητα ( εξαρτάται/ είναι ανεξάρτητη) της φύσης του υλικού. Εξίσωση θερμιδομετρίας : Q=mcΔΤ Όπου c: Ειδική θερμοχωρητικότητα που εξαρτάται από τη φύση του υλικού. 5. Αν ορίζουμε ως θερμοχωρητικότητα C το ποσό θερμότητας που πρέπει να προσφέρουμε σε ένα σώμα ώστε αυτό να αυξήσει τη θερμοκρασία του κατά ένα βαθμό (Κ ή o C ),ισχύει. α. C=mc β. C=mcΔΤ γ. C=m/c 6. Η θερμοχωρητικότητα C ενός σώματος α. εξαρτάται μόνο από τη μάζα m του σώματος β. εξαρτάται μόνο από τη φύση του υλικού από το οποίο αποτελείται το σώμα γ. εξαρτάται και από τη μάζα του σώματος και από τη φύση του υλικού από το οποίο αποτελείται το σώμα 7. Το ποσό θερμότητας Q που πρέπει να προσφέρουμε σε ένα σώμα θερμοχωρητικότητας C προκειμένου να αυξήσει τη θερμοκρασία του κατά ΔΤ είναι : α. Q=C/ΔΤ β. Q=CΔΤ γ. Δεν μπορούμε να γνωρίζουμε 8. Ένα σώμα μάζας m εκλύει θερμότητα Q προς το περιβάλλον με αποτέλεσμα να έχουμε πτώση της θερμοκρασίας του κατά Δθ ο C. Ισχύει : α. Q=mcΔθ β. Q=Δθ/mc γ. Q=mc/Δθ δ. Δεν μπορούμε να γνωρίζουμε. 9. Να βρείτε το ποσό θερμότητας Q που πρέπει να προσφέρουμε σε 2Kg H 2 O, ώστε να αυξηθεί η θερμοκρασία του κατά 40 ο C (Δίνεται c H2O =1cal/1g.1grad) 10.Ποσότητα νερού 10Κg εκλύει προς το περιβάλλον ποσό θερμότητας 42KJ. Αν η θερμοκρασία του νερού ήταν 30 ο C. Ποια είναι η νέα θερμοκρασία του νερού (Δίνεται c H2O =1cal/1g.1grad και 1cal=4,2 J ) 11. Σιδερένιος κύβος 100gr προκειμένου να αυξηθεί η θερμοκρασία του κατά 10 ο C,απορροφά ποσό θερμότητας Q=460J. Να υπολογιστεί η ειδική θερμοχωρητικότητα του σιδήρου. 12. Σας δίνεται ένα χάλκινο δοχείο 2Κg που περιέχει 10Kg νερού. νερό 10Κg χάλκινο δοχείο χάλκινο δοχείο m=2kg m=2kg Αν c Cu =0,4J/g.grad και c H2O =4,2J/g.grad A. H θερμοχωρητικότητα του δοχείου που περιέχει το νερό C είναι α. C = m Cu c cu β. C = m Cu c cu +m H2O c H2O γ. C = m Cu c cu -m H2O c H2O δ. C = m Cu c cu m H2O c H2O Β. Η θερμοχωρητικότητα του άδειου δοχείου (χωρίς νερό) είναι : α. C = m Cu c cu β. C = m Cu c cu +m H2O c H2O γ. C = m Cu c cu -m H2O c H2O δ. C = m Cu c cu m H2O c H2O Γ. Να υπολογίσετε τη θερμοχωρητικότητα τόσο του δοχείου με νερό όσο και του άδειου δοχείου g Cu c Cu =0,4 J.g -1.grad g Ag c Ag =0,25 J.g -1.grad -1 Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 18

19 19 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ Κράμα που αποτελείται από 200g Ag και 100g Cu A. H θερμοχωρητικότητα του κράματος C είναι α. C = m Cu c cu +m Ag c Ag β. C = m Cu c cu -m Ag c Ag γ. C = m Cu c cu m Ag c Ag Β. Να υπολογιστεί η θερμοχωρητικότητα του κράματος Το δοχείο περιέχει Α+Β 10 θερμιδόμετρο με νερό θερμόμετρο Μέσα στο δοχείο πραγματοποιείται η Αντίδραση Α+Β ΑΒ Μέσα στο δοχείο πραγματοποιείται η αντίδραση ΑΒ Α+Β δοχείο που πραγματοποιείται η αντίδραση 10 Το δοχείο περιέχει ΑΒ 20 αποτέλεσμα η θερμοκρασία του θερμιδομέτρου να (αυξάνεται/μειώνεται). Αντίστροφα κατά την πραγματοποίηση μίας (ενδόθερμης/εξώθερμης) αντίδρασης έχουμε απορρόφηση θερμότητας Q με αποτέλεσμα η θερμοκρασία του θερμιδομέτρου να (αυξάνεται/μειώνεται) 15. m νερού =1Κg 20 Το δοχείο περιέχει 5g ουσίας Α Μέσα στο δοχείο πραγματοποιείται η καύση των 5g της Α 30 c H2O =1cal.g -1.grad -1 Η θερμοχωρητικότητα του μεταλλικού δοχείου του θερμιδομέτρου θεωρείται αμελητέα σε σχέση με του νερού, άρα θεωρούμε ότι η μεταβολή της θερμοκρασίας του θερμιδομέτρου εξαρτάται μόνο από το νερό. Α. Το ποσό θερμότητας που εκλύεται κατά την καύση των 5g της ουσίας Α είναι. : α. 10KJ β. 10Κcal γ. 10cal δ. 10J Β. Αν το Μ ra =50, η ενθαλπία καύσης της ουσίας Α είναι : α. 10Kcal β. 1Κcal γ. 10ΚJ δ. 1ΚJ 16. Το δοχείο περιέχει ΑΒ Το δοχείο περιέχει Α+Β m νερού =1Κg 20 Μέσα στο δοχείο πραγματοποιείται η καύση των 100g της B 50 Α. Η αντίδραση Α+Β ΑΒ είναι. : α. Ενδόθερμη β. Εξώθερμη Β. Η αντίδραση ΑΒ Α+Β είναι. : α. Ενδόθερμη β. Εξώθερμη Γ. Κατά την πραγματοποίηση μίας εξώθερμης αντίδρασης στο δοχείο του θερμιδομέτρου, η θερμοκρασία.. : α. αυξάνεται β. μειώνεται Δ. Κατά την πραγματοποίηση μίας ενδόθερμης αντίδρασης στο δοχείο του θερμιδομέτρου, η θερμοκρασία α. αυξάνεται β. μειώνεται Ε. Κατά την πραγματοποίηση μίας (ενδόθερμης/εξώθερμης) αντίδρασης στο θερμιδόμετρο έχουμε έκλυση θερμότητας Q με Το δοχείο περιέχει 100g ουσίας B c H2O =1cal.g -1.grad -1 M rb =300 A. Να υπολογιστεί το ποσό της θερμότητας που εκλύεται κατά την καύση των 100g της Β. Β. Να υπολογιστεί η ενθαλπία καύσης της Β. Όλα τα ποσά θερμότητας ανάγονται σε πρότυπες συνθήκες. Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 19

20 20 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ 17. Μέσα στο δοχείο πραγματοποιείται η m νερού =1Κg καύση 8g μίγματος Α και Β Μέσα στο δοχείο πραγματοποιείται η καύση 70g μίγματος Α και 20 Β 22,2 m νερού =1Κg Το δοχείο περιέχει c 8g μίγματος του Α H2O =1cal.g -1.grad -1 και Β M rα =50 M rb =300 ΔΗ ca =1Kcal/mol ΔΗ cb =10Kcal/mol Α. Να υπολογίσετε τις μάζες m A, m B των Α και Β (συστατικά του μίγματος) Υπόδειξη : Γνωρίζουμε ότι ισχύει m A +m B =8gr (1) Γνωρίζουμε ότι ισχύει Q A +Q B = Q ολικό (2) Υπολογίζω το Q ολικό από την εξίσωση της θερμιδομετρίας Q ολικό = m νερού c νερού Δθ Στη συνέχεια εκφράζω τις μάζες ως συνάρτηση των moles n A και n B 50n A +300n B =8gr (1) 1 n A + 10 n B =Q ολικό (2) Υπολογίζω από το σύστημα τα moles n A, n B. Υπολογίζω τις μάζες m A =50n A, m B =300n B B. Να υπολογίσετε την %w/w σύσταση του μίγματος Υπόδειξη : Αφού έχετε υπολογίσει τις μάζες m A και m B. Στα 8g του μίγματος έχω m A g A m B g B 100g x 1 % g A x 2 % g B Το δοχείο περιέχει 70g μίγματος του Α και Β c H2O =1cal.g -1.grad -1 M rα =50 M rb =300 ΔΗ ca =1Kcal/mol ΔΗ cb =10Kcal/mol Α. Να υπολογίσετε τις μάζες m A, m B των Α και Β (συστατικά του μίγματος) B. Να υπολογίσετε την %w/w σύσταση του μίγματος Γ. Να υπολογίσετε την % V/V σύσταση του μίγματος. Υπόδειξη για το ερώτημα Γ. Αφού έχετε υπολογίσει τα moles n A του σώματος Α και τα moles n B του σώματος Β μπορείτε να απαντήσετε και στο ερώτημα Γ. Γνωρίζουμε ότι η αναλογία όγκων είναι και αναλογία moles. VA na VΒ nβ =, = V n V n ολικό ολικά ολικό ολικά Με n A, n B και n ολικό γνωστά Ισχύει V ολικό V A V B 100όγκους %x A %x B VA VΒ x A 100, xb 100 V V ολικό ολικό 19. Με βάση την εξίσωση της θερμιδομετρίας Q=mcΔΤ να λύσετε τις ασκήσεις που ακολουθούν. Α. Δείγμα αιθυλενογλυκόλης που έχει μάζα 34,8g εκλύει στο περιβάλλον ποσό θερμότητας ίσο με 783J. Η αρχική θερμοκρασία του δείγματος είναι 22 ο C. Ποια είναι η τελική θερμοκρασία του; Δίνεται c αιθυλενογλυκόλης =2,42J/g.grad. Β. Δείγμα αιθανόλης απορροφά ποσό θερμότητας ίσο με 23,4KJ. Η θερμοκρασία του δείγματος αυξάνεται από 5,6 ο C σε 19,8 ο C. Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 20

21 21 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ Ποια είναι η μάζα του δείγματος ; Δίνεται c αιθανόλης = 2,46J/g.grad Γ. Ποια θα είναι η μεταβολή της θερμοκρασίας ποσότητας 10Kg νερού, αν παρατηρείται απώλεια θερμότητας 255ΚJ ; Δίνεται c νερού =4,2J/g.grad 20. Ο θειικός χαλκός (ΙΙ) αντιδρά με υδροξείδιο του νατρίου στην παρακάτω αντίδραση διπλής αντικατάστασης. CuSO +2NaOH Cu(OH) + Na SO (aq) 4(aq) (aq) 2(s) mL διαλύματος CuSO 4 0,3M αναμειγνύονται με 50mL διαλύματος NaOH 0,6M. Η αρχική θερμοκρασία των δύο διαλυμάτων ήταν 21,4 ο C. Μετά την πραγματοποίηση της αντίδρασης η τελική θερμοκρασία ήταν 24,6 ο C. Να υπολογιστεί η ενθαλπία της αντίδρασης (στις συνθήκες που πραγματοποιήθηκε η αντίδραση). Απάντηση : Τι μας ζητά το πρόβλημα; Να υπολογίσουμε τη ενθαλπία (ΔΗ) της αντίδρασης. Τι μας δίνει το πρόβλημα ; Μας δίνει τους όγκους, τις συγκεντρώσεις και τις θερμοκρασίες των αρχικών διαλυμάτων : Δ CuSO4 : c=0,3m, V=50mL, T αρχική =21,4 ο C Δ NaOH : c=0,6m, V=50mL, T αρχική =21,4 ο C Επίσης μας δίνει ότι η τελική θερμοκρασία του μίγματος της αντίδρασης είναι Τ τελική =24,6 ο C. Να ληφθεί και ως δεδομένο ότι οι πυκνότητες όλων των υδατικών διαλυμάτων προσεγγίζουν την πυκνότητα του νερού ρ=1g/ml. Τρόπος λύσης: Βήμα 1 ο : Υπολογίζω τον τελικό όγκο του μίγματος της αντίδρασης ως το άθροισμα των όγκων των διαλυμάτων που αναμείχθηκαν.υπολογίζω τη μάζα του μίγματος της αντίδρασης από την πυκνότητα του νερού ρ=1g/ml που προσεγγίζει την πυκνότητα του μίγματος της αντίδρασης. Βήμα 2 ο : Υπολογίζω τη θερμότητα που απορρόφησε το μίγμα της αντίδρασης από την εξίσωση Q=mcΔΤ. Θεωρώντας ότι το μίγμα της αντίδρασης έχει περίπου την ειδική θερμοχωρητικότητα του νερού c=4,2j/g.grad Βήμα 3 ο :Η θερμότητα Q που απορρόφησε το μίγμα της αντίδρασης είναι ίσο με τη θερμότητα Q που εκλύεται κατά την πραγματοποίηση της αντίδρασης. Βήμα 4 ο : Υπολογίζουμε τα moles των CuSO 4 και NaOH. Βρίσκουμε ποιο σώμα είναι το περιοριστικό. Βήμα 5 ο : Κάνουμε τους στοιχειομετρικούς υπολογισμούς με βάση το περιοριστικό σώμα. Q moles περιοριστικού σώματος ΔH συντελεστής περιοριστικού σώματος Λύση: Βήμα 1 ο : V =50mL+50mL=100mL ολικός m=ρ V=1 100=100g Βήμα 2 ο : Q=mcΔΤ=100 4,2 (24,6-21,4)=1300J Βήμα 3 ο : Η θερμότητα που εκλύεται κατά την πραγματοποίηση της αντίδρασης είναι ίση με 1300J. Βήμα 4 ο : n CuSO4 =0,3 0,05=0,015mol n NaOH =0,6 0,05=0,03mol CuSO 4 + 2NaOH Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4 Αρχικ.0,015 0,03 Αντι 0,015 (1/2) 0,03 (moles) Παρατηρούμε ότι οι ποσότητες των σωμάτων είναι στοιχειομετρικές (αντιδρούν πλήρως). Άρα μπορούμε να πραγματοποιήσουμε τους υπολογισμούς μας με όποιο σώμα θέλουμε. Βήμα 5 ο Q n CuSO4 -ΔΗ J 0,015 -ΔΗ 1 ΔΗ=-89ΚJ ( το "-") γιατί η αντίδραση είναι εξώθερμη. 21. Ένας χημικός θέλει να υπολογίσει σε ειδικό θερμιδόμετρο την ενθαλπία εξουδετέρωσης : NaOH (aq)+hcl(aq) NaCl(aq)+H 2 O(l) Κατά την πλήρη εξουδετέρωση 61,1mL διαλύματος HCl 0,543M με 42,6mL NaOH, η αρχική θερμοκρασία των διαλυμάτων που ήταν 17,8 ο C αυξήθηκε στο μίγμα εξουδετέρωσης σε Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 21

22 22 ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ-Χ.Κ.ΦΙΡΦΙΡΗΣ 21,6 ο C. Πόσο υπολόγισε ο χημικός την ενθαλπία της αντίδρασης ; Θεωρήστε ότι όλα τα υδατικά διαλύματα προσεγγίζουν τις φυσικές σταθερές του νερού (ρ=1g/ml και c=4,2j/g.grad) Ανάλυση : Βήμα 1 ο : Υπολογίστε τη θερμότητα Q που απορρόφησε το μίγμα εξουδετέρωσης από την εξίσωση της θερμιδομετρίας. Βήμα 2 ο : Ισχύει Q απορροφήθηκε = Q εκλύεται από την αντίδραση Βήμα 3 ο : Υπολογίστε τα moles του ΗCl που αντέδρασαν. Βήμα 4 ο : Χρησιμοποιήστε το HCl για τον υπολογισμό της ενθαλπίας εξουδετέρωσης (στοιχειομετρικός υπολογισμός όπως στο βήμα 5 ο του παραπάνω παραδείγματος) 22. Ένας χημικός θέλει να υπολογίσει την ενθαλπία της αντίδρασης : Mg(s)+2HCl(g) MgCl 2(aq) +H 2(g) Σε 100mL διαλύματος HCl 0,1Μ προστίθονται 0,48g ρινισμάτων Mg(A r =24). Αρχικά η θερμοκρασία του διαλύματος HCl ήταν 20,4 ο C. Μετά την πραγματοποίηση της αντίδρασης η τελική θερμοκρασία του διαλύματος HCl ήταν 40,7 ο C. Πόσο υπολόγισε ο χημικός την ενθαλπία της αντίδρασης ; 23. Το νιτρικό οξύ εξουδετερώνεται από το υδροξείδιο του καλίου σύμφωνα με την θερμοχημική εξίσωση: HNO + KOH KNO + H O ΔΗ=-53,4ΚJ/mol 3(aq) (aq) 3(aq) 2 (l) 55mL από διαλύματα 1,3Μ και από τα δύο αντιδρώντα, θερμοκρασίας 21,4 ο C αναμειγνύονται. Ποια θα είναι η τελική θερμοκρασία του τελικού διαλύματος της αντίδρασης; 24. Για τον υπολογισμό της ενθαλπίας εξουδετέρωσης πραγματοποιείται ανάμειξη 100mL διαλύματος HBr 0,5M με 100mL διαλύματος ΚΟΗ 0,5Μ. Οι αρχικές θερμοκρασίες των διαλυμάτων ήταν 21 ο C. Μετά την αντίδραση η θερμοκρασία του διαλύματος της ανάμειξης ήταν 24,4 ο C. Να γραφεί η θερμοχημική εξίσωση της αντίδρασης. Δίνεται ότι οι φυσικές σταθερές όλων των διαλυμάτων προσεγγίζουν τις αντίστοιχες φυσικές σταθερές του νερού : p=1g/ml, c=4,2j/g.grad 25. ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ Α.Η θερμοχωρητικότητα C, ή η ειδική θερμοχωρητικότητα c ενός σώματος είναι ανεξάρτητη της μάζας του ; Β. Αν το θερμιδόμετρο βόμβας απορροφά ή εκλύει θερμότητα προς το σύστημα της αντίδρασης, τότε πως υπολογίζουμε τη θερμότητα της αντίδρασης ; 26. Ένα κράμα μάζας 200g αποτελείται από 80% w/w Cu και 20% w/w Sn. Αν οι ειδικές θερμοχωρητικότητες του Cu και του Sn είναι αντίστοιχα c 1 = 0,15cal g -1 K -1 και c 2 = 0,25cal g -1 K -1 να βρεθούν: α) η θερμοχωρητικότητα του κράματος β) το ποσό θερμότητας που θα αποδώσει στο περιβάλλον το κράμα αυτό, αν ψυχθεί από τους θ 1 = 25 0 C στους 0 0 C. ( Υπόδειξη : Η θερμοχωρητικότητα του κράματος C=c 1 m Cu +c 2 m sn. Στη συνέχεια από την εξίσωση της θερμιδομετρίας Q=C ΔΤ,υπολογίζεται εύκολα το Q. Προσοχή η μεταβολή της θερμοκρασίας σε ο C, είναι ίση με τη μεταβολή σε Κ, για αυτό δεν έχει σημασία στην εξίσωση της θερμιδομετρίας σε τι μετράμε την θερμοκρασία (Κ ή ο C) ) 27. Ένα κλειστό και θερμικά μονωμένο θερμιδόμετρο περιείχε 1Kg Η 2 Ο, 0,1mol CH 4 και 0,2mol O 2. Η θερμοκρασία του συστήματος ήταν 4 0 C. Μετά από την ανάφλεξη του μείγματος των δύο αερίων η θερμοκρασία του συστήματος σταθεροποιήθηκε στους 25 0 C. Υπολογίστε: α) το ποσό θερμότητας που ελευθερώθηκε από την καύση του μεθανίου και απορροφήθηκε από το νερό του θερμιδομέτρου β) την πρότυπη ενθαλπία της αντίδρασης CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O (l) Δίνεται η ειδική θερμοχωρητικότητα του νερού Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η - Π Α Π Α Ν Α Σ Τ Α Σ Ι Ο Υ Σελίδα 22