Λυμένες ασκήσεις στοιχειομετρικών υπολογισμών με βάση το ποσό θερμότητας: μετατροπή από Kj/g σε Kj/mol

Transcript

1 Λυμένες ασκήσεις στοιχειομετρικών υπολογισμών με βάση το ποσό θερμότητας: Η ενθαλπία μιάς αντίδρασης αποτελεί παράγοντα της στοιχειομετρίας. ηλαδή αναφέρεται σε τόσα mol αντιδρώντων και προϊόντων, όσοι είναι οι συντελεστές των σωμάτων αυτών στην αντίστοιχη θερμοχημική εξίσωση. Μπορούμε λοιπόν να χρησιμοποιήσουμε την ενθαλπία αντίδρασης στους διάφορους στοιχειομετρικούς υπολογισμούς. ηλαδή, όταν γνωρίζουμε το πόσο θερμότητας που εκλύεται ή απορροφάται στην αντίδραση (ή τη μεταβολή της ενθαλπίας), μπορούμε να υπολογίσουμε τις ποσότητες προϊόντων και αντιδρώντων και αντίστροφα. μετατροπή από Kj/g σε Kj/mol η μεταβολή της ενθαλπίας μιας αντίδρασης εκφράζεται σε Κcal/mol ή ΚJ/mol αν δοθεί σε Κcal/g ή ΚJ/g πολλαπλασιάζουμε το ποσό αυτό με την σχετική μοριακή μάζα της ένωσης Παράδειγμα 1 Δίνεται η θερμοχημική εξίσωση σχηματισμού του νερού σε αέρια κατάσταση: Η 2 (g) + 1/2 O 2 (g) H 2 O(g), ΔΗ = -242 KJ. Για το σχηματισμό του νερού σε υγρή κατάσταση σύμφωνα με την θερμοχημική εξίσωση: Η 2 (g) + 1/2 O 2 (g) H 2 O(l), η ΔΗ μπορεί να είναι: α KJ/mol β KJ/mol γ KJ/mol δ KJ/mol Γνωρίζουμε ότι η μεταβολή της ενθαλπίας σε μία αντίδραση εξαρτάται από τη φυσική κατάσταση των σωμάτων που μετέχουν σε αυτή. Πιο συγκεκριμμένα το H 2 O(g) έχει μεγαλύτερη ενθαλπία από το H 2 O(l), επειδή τα μόρια του H 2 O σε αέρια κατάσταση έχουν μεγαλύτερη εσωτερική ενέργεια από ότι στην υγρή. Συνεπώς, η μεταβολή της ενθαλπίας θα είναι κατά απόλυτη τιμή μεγαλύτερη για τον σχηματισμό νερού σε υγρή κατάσταση. Άρα η σωστή απάντηση είναι η -286 ΚJ/mol (απάντηση β.). Τα παραπάνω, μπορούμε να τα δείξουμε και με το διπλανό ενεργειακό διάγραμμα για τις δύο αντιδράσεις. Θα μπορούσαμε επίσης να πούμε ότι κατά την υγροποίηση του νερού (H 2 O(g) H 2 O(l)), το σύστημα εκλύει θερμότητα στο περιβάλλον, με αποτέλεσμα στο σχηματισμό νερού σε υγρή κατάσταση να έχουμε μεγαλύτερη έκλυση θερμότητας στο περιβάλλον, άρα και μεγαλύτερη μεταβολή της ενθαλπίας κατά απόλυτη τιμή Παράδειγμα 2 Κατά την καύση 9,2 g HCOOH με περίσσεια οξυγόνου, ελευθερώνεται θερμότητα ίση με 15,2 Kcal. Ποια η ΔΗ της αντίδρασης ΗCOOH + 1/2 O 2 CO 2 + H 2 O, ΔΗ = Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: Η = 1, C = 12, O = 16. Θα πρέπει να υπολογίσουμε την θερμότητα που εκλύεται κατά την καύση 1mol HCOOH. MrHCOOH = 2ArH + ArC + 2ArO = = 46 Τα mol του ΗCOOH που αντέδρασαν είναι: n = m/mr =9.2/46 = 0,2 mol. Από την στοιχειομετρία της αντίδρασης έχουμε Όταν αντιδρούν 0,2 mol ΗCOOH, εκλύονται 15,2 Κcal. Όταν αντιδρά 1 mol ΗCOOH, εκλύονται Q; Κcal. Q = 76 Kcal Όμως, η μεταβολή της ενθαλπίας είναι ίση κατά απόλυτη τιμή με τη θερμότητα που εκλύεται και επειδή οι καυσείς είναι εξώθερμες αντιδράσεις, η μεταβολή της ενθαλπίας κατά την καύση 1 mol HCOOH είναι ΔΗ = -76 Κcal. Άρα, η θερμοχημική εξίσωση είναι: ΗCOOH + 1/2 O 2 CO 2 + H 2 O, ΔΗ = -76 Kcal.

2 Παράδειγμα 3 Κατά την καύση 84g αιθυλενίου (C 2 H 4 ) σε ορισμένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας απελευθερώθηκαν 1020 Κcal θερμότητας. α. Να υπολογίσετε την ενθαλπία της αντίδρασης C 2 H 4 (g) + 3Ο 2 (g) 2CO 2 (g) + 2Η 2 Ο (l),. β. Αν στις ίδιες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας, κατά την καύση του C 2 H 4 εκλυθούν 425 Κcal θερμότητας, να υπολογίσετε την μάζα του CO 2 που παράχθηκε. γ. Ποιός όγκος Ο 2, μετρημένος σε S.T.P., πρέπει να αντιδράσει με C 2 H 4 στις παραπάνω συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης, ώστε να ελευθερωθούν 85 Kcal θερμότητας. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: C = 12, O = 16, H = 1. α. Θα πρέπει να υπολογίσουμε το ποσό θερμότητας που εκλύεται κατά την καύση ΜrC 2 H 4 = 2ArC + 4ArH = = 28 Τα mol του C 2 H 4 που αντέδρασαν είναι: n =m/mr=84g /28g / mol =3mol Από την στοιχειομετρία της αντίδρασης έχουμε Άρα έχουμε: 3 mol C 2 H 4 ελευθερώνουν 1020 Κcal 1 molc 2 H 4 ελευθερώνει x; Kcal x =1020*1/3= 340 Kcal Δηλαδή η ενθαλπία καύσης του C 2 H 4 στις συγκεκριμένες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης είναι ΔΗc = -340 Kcal/mol. β. Από το ερώτημα α. γνωρίζουμε την ενθαλπία καύσης του C 2 H 4 και η θερμοχημική εξίσωση της καύσης γίνεται: C 2 H 4 (g) + 3Ο 2 (g) 2CO 2 (g) + 2Η 2 Ο(l), ΔΗc = -340 Κcal Από τη θερμοχημική εξίσωση έχουμε ότι: Όταν σχηματίζονται 2 mol CO 2, εκλύονται 340 Κcal. Όταν σχηματίζονται x; mol CO 2, εκλύονται y Κcal. Y=2,5 mol CO 2 ΜrCO 2 = ArC + 2ArO = = 44 H μάζα του CO 2 που παράχθηκε είναι: m = n Mr = 2,5mol 44g/mol = 110g CO2 γ. Από τη θερμοχημική εξίσωση έχουμε ότι: Όταν αντιδρούν 3 mol O 2, εκλύονται 340 Κcal. Όταν αντιδρούν x; mol O 2, εκλύονται 85 Κcal. x = 3*85/340=0,75 mol O 2 Ο όγκος του O2 που αντέδρασε, σε συνθήκες S.T.P. είναι: V = n Vm = 0,75mol 22,4 L/mol = 16,8 L O 2 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4 πείραμα δείχνει ότι κατά την καύση 22g προπανίου, υπό σταθερή πίεση, ελευθερώνονται 460KJ. i) Ποια η πρότυπη ενθαλπία της αντίδρασης C 3 Η Ο 2 3CΟ Η 2 Ο (g). Απάντηση: i) Για το προπάνιο έχουμε: n=m/μ r = 22/44mol= 0,5mol C 3 Η Ο 2 3CΟ Η 2 Ο(g) ΔΗ = -x Από την στοιχειομετρία της αντίδρασης έχουμε 1 mol C 3 Η 8 ελευθθερώνει x KJ 0,5mol ελευθερώνουν 0,5 x kj Αλλά 0,5 x= 460 x = 920kJ. Συνεπώς C 3 Η Ο 2 3CΟ Η 2 Ο (g) ΔΗ = -920kJ (1)

3 Παράδειγμα 5 Ορισμένη ποσότητα θείου με περιεκτικότητα σε ξένες προσμίξεις 20% w/w, καίγεται με οξυγόνο και ελευθερώνονται 285,2 Κcal θερμότητας σε θερμοκρασία 25 ο C. Να υπολογίσετε: α. Την ποσότητα του ακάθαρτου θείου που κάηκε. β. Τον όγκο του οξυγόνου σε συνθήκες S.T.P. που καταναλώθηκε. Δίνονται: Oι σχετικές ατομικές μάζες S=32, O=16, οι προσμίξεις δεν καίγονται και η ενθαλπία της αντίδρασης S(s) + O2(g) SO2(g), ΔΗ = -71,3 Κcal. α. Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης έχουμε: Όταν αντιδρά 1 mol S, εκλύονται 71,3 Κcal. Όταν αντιδρoύν x; mol S, εκλύονται 285,2 Κcal. x = 4 mol S m=n*mr=n=m/mr = 4mol 32g/mol = 128 g S Δηλαδή, αντέδρασαν 128 g S. Το ακάθαρτο θείο περιέχει 20 %w/w προσμίξεις, συνεπώς, το καθαρό θείο είναι 80 %w/w. Άρα: Σε 100 g ακάθαρτου θείου περιέχονται 80 g S. Σε ψ; g ακάθαρτου θείου περιέχονται 128 g S. ψ = 160 g ακάθαρτου θείου. Δηλαδή, η ποσότητα του ακάθαρτου θείου που κάηκε είναι 160 g. β. Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης έχουμε: 1 mol S αντιδρά με 1 mol O 2 4 mol S αντιδρούν με ω; mol O 2 ω = 4 mol O 2 Ο όγκος του οξυγόνου σε συνθήκες S.T.P. είναι: VΟ 2 = nο 2 Vm = 4 mol 22,4 L/mol => VΟ 2 = 89,6 L ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 6 Κατά την καύση 0,6g C, 11,2L H 2,μετρημένα σε STP συνθήκες, και 0,2mol μεθανικού οξέος (HCOOH), ελευθερώθηκαν αντίστοιχα 4,7KCal, 34KCal και 15,2KCal. Με βάση τα παραπάνω δεδομένα να υπολογιστούν: α. ποιες οι ενθαλπίες 1) C+O 2 CO 2 ΔΗ1 2) Η 2 +1/2 Ο 2 Η 2 Ο ΔΗ2 3) ΗCΟΟH +1/2O 2 CO 2 +H 2 O ΔΗ3. Α1. Τα mol του άνθρακα που κάηκαν είναι: n =m/mr=0.6/12=0,05mol C Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης έχουμε τα 0,05mol C όταν καούν εκλύουν 4,7 Kcal το 1 mol C όταν καεί εκλύει Q1; Kcal Q 1 = 94 Kcal Συνεπώς C+O 2 CO 2 ΔΗ1=-94 Kcal/mol. Α2) Τα mol του υδρογόνου που κάηκαν είναι: n=v/vm=11.2/22.4=0.5mol Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης έχουμε Τα 0,5mol Η 2 όταν καούν εκλύουν 34 Kcal Το 1 mol Η 2 όταν καεί εκλύει Q2; Kcal Q2 = 68 Kcal Η 2 +1/2 Ο 2 Η 2 Ο ΔΗ2=-68 Κcal/mol Α3) Τα 0,2 mol HCOOH όταν καούν ελευθερώνουν 15,2Kcal Το 1 mol HCOOH όταν καεί ελευθερώνει Q3; Kcal Q3 = 76Kcal Συνεπώς ΗCΟΟH +1/2O 2 CO 2 +H 2 O ΔΗ3=-76 Κcal/mol

4 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 7 ίνεται η θερμοχημική εξίσωση: C 2 H 4 (g) + 3O 2 (g) 2CO 2 (g) + 2H 2 O (l) H =-340 kcal i) Καίγονται 5,6 g αιθενίου C 2 H 4(g). Να υπολογίσετε τη μεταβολή της ενθαλπίας όταν τα προϊόντα βρεθούν στην ίδια θερμοκρασία και πίεση με τα αντιδρώντα. ΛΥΣΗ Mr C 2 H 4= 2*12+4*1=28 i) Υπολογίζουμε την ποσότητα του C 2 H 4 που καίγεται από τον τύπο: n=m/mr=5.6/28=0.2mol C 2 H 4 Γράφουμε τη θερμοχημική εξίσωση καύσης του C 2 H 4 και από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης υπολογίζουμε τη μεταβολή της ενθαλπίας της αντίδρασης: C 2 H 4 (g) + 3O 2 (g) 2CO 2 (g) + 2H 2 O (l) H = kcal Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης έχουμε Από την καύση 1 mol C 2 H 4 εκλύονται 340 kcal Από την καύση 0,2 mol C 2 H 4 εκλύονται Q kcal ηλαδή, Q=0.2*340=68Kcal Άρα, η μεταβολή της ενθαλπίας καύσης των 0,2 mol C 2 H 4 (g) όταν τα προϊόντα βρεθούν στην ίδια θερμοκρασία και πίεση με τα αντιδρώντα. είναι H C = -68 kcal. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 8 Κατά το σχηματισμό 4 mol CO από τα στοιχεία του, σε πρότυπες συνθήκες, εκλύονται 444 ΚJ. α) Να υπολογιστεί η ενθαλπία C (s) + ½ O 2(g) CO (g) ΔH ΛΥΣΗ i) C (s) + ½ O 2(g) CO (g) ΔH Οπότε έχουμε Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης έχουμε Για την παραγωγή 4 mol CO (g) εκλύονται 444 kj Για την παραγωγή 1 mol CO (g) εκλύονται Q kj ηλαδή, Q=444/4=111Κj Η αντίδραση είναι εξώθερμη, οπότε η ενθαλπία σχηματισμού του CO(g) είναι: Η O ( f) = kj/mol Άρα, η πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού του CO είναι C (s) + ½ O 2(g) CO (g) ΔH= kj.. Ασκήσεις όπου κάποιο από τα αντιδρώντα είναι σε περίσσεια: Όταν δίνονται οι αρχικές ποσότητες των αντιδρώντων θα πρέπει να ελέγχουμε αν κάποιο από αυτά είναι σε περίσσεια. Μετά από αυτό, όλοι οι στοιχειομετρικοί υπολογισμοί θα γίνονται με βάση το σώμα που αντιδρά πλήρως και όχι με αυτό που βρίσκεται σε περίσσεια. Παράδειγμα 9: Αναμιγνύουμε 13,44L SO 2, μετρημένα σε STP συνθήκες, με 16g O 2, οπότε πραγματοποιείται η αντίδραση: 2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (g), ΔΗ = 198ΚJ. Nα υπολογιστούν: α. Η ποσότητα του Ο 2 που αντέδρασε. β. Το ποσό της θερμότητας που ελευθερώθηκε. γ. Ο όγκος του αερίου μίγματος, σε συνθήκες S.T.P., που συλλέγουμε μετά την ολοκλήρωση της αντίδρασης. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: S = 32, O = 16. MrO 2 = 2ArO = 2 16 = 32 n=m/mr= 16/32=0.5mol.O2 Μετατρέπουμε σε mol τις ποσότητες των αντιδρώντων σωμάτων:

5 SO 2 : n=v/22.4= 13.4/22.4=0,6mol SO 2 Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης έχουμε: 2 mol SO 2 αντιδρούν με 1 mol O 2 0,6 mol SO 2 αντιδρούν με x; mol O 2 x = 1*0.6/2=0,3 mol O 2 Η ποσότητα του O 2 είναι 0,5 mol, συνεπώς το SO 2 αντιδρά πλήρως και το O 2 είναι σε περίσσεια. Άρα, οι υπολογισμοί θα γίνουν με βάση το SO 2 2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (g), ΔΗ = 198ΚJ αρχικά 0,6 0,5 αντιδρούν 0,6 0,3 σχηματίζονται 0,6 τέλος 0 0,2 0,6 (Οι ποσότητες των σωμάτων που αντιδρούν έχουν αρνητικό πρόσημο, ενώ αυτές που παράγονται θετικό.) α. Από τον παραπάνω πίνακα παρατηρούμε ότι αντιδρούν 0,3 mol O 2. Άρα mo 2 = no 2 * MrO 2 = 0,3mol 32g/mol = 9,6g O 2 β. Το ποσό θερμότητας που εκλύεται θα το υπολογίσουμε με βάση το σώμα που αντιδρά πλήρως,δηλαδή το SO 2 Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης προκύπτει ότι: Όταν αντιδρούν 2 mol SO 2, εκλύονται 198 ΚJ. Όταν αντιδρούν 0,6 mol SO 2, εκλύονται x; ΚJ. x = 0,6*198/2=59,4 KJ Άρα το ποσό θερμότητας που εκλύεται είναι 59,4 ΚJ. γ. Τα αέρια που συλλέγουμε μετά την ολοκλήρωση της αντίδρασης είναι το Ο 2 που περίσσεψε και το SO 3 που παράχθηκε. Άρα: nμίγμ. = n O2 (τελ.) + n SO3 = (0,2 + 0,6)mol = 0,8 mol Οπότε: V =0,8mol 22,4L / mol= = 17,92L. παράδειγμα 10 Σε δοχείο περιέχονται 12g Η 2 και 64g Ο 2. Δημιουργούμε σπινθήρα, οπότε πραγματοποιείται η αντίδραση: 2 Η 2 (g) + Ο 2 (g) 2 Η 2 Ο (g), ΔΗ= -480kJ Να υπολογιστεί το ποσό της θερμότητας που εκλύεται. Δίνονται για το Η 2 και το Ο 2 Μr=2 και Μ r =32 αντίστοιχα. Απάντηση: Ο αριθμός των mol των δύο αερίων είναι: n H2 = m/μ r = 12/2= 6mol και n O2 = m/μ r = 64/32= 2mol. Οι ποσότητες που μας δίνονται δεν είναι στοιχειομετρικές, αλλά το Η 2 είναι σε περίσσεια, αφού για να αντιδρούσε όλο, θα έπρεπε να είχαμε 3mοl O 2. Πράγμα που σημαίνει ότι ο υπολογισμός θα γίνει με βάση το Ο 2. Σχηματίζουμε τον παρακάτω πίνακα: 2 Η 2 (g) + Ο 2 (g) 2 Η 2 Ο (g), ΔΗ= -480kJ mol 2Η 2 (g) + Ο 2 (g) 2 Η 2 Ο (g) Εκλύεται θερμότητα 480kJ αρχικά Αντιδρούν 4 2 Παράγονται kJ Τελικά J Με βάση τα παραπάνω εκλύεται θερμότητα Q= 960kJ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 11 Αναμιγνύουμε 2L διαλύματος ΗCl 0,1Μ με 1L διαλύματος Cα(ΟΗ) 2 0,2Μ. Αν δίνεται ότι 2ΗCl(αq) + Ca(ΟΗ) 2 (αq) CaCl2 +2Η 2 Ο (l), ΔΗ = kJ 1. Πόση θερμότητα ελευθερώνεται; 2. Πόσα mol από κάθε σώμα έχουμε στο τέλος της αντίδρασης ; Απάντηση:

6 Για το ΗCl : n=cv=0,1.2mol= 0,2 mol Για το Ca(OH) 2 : n=cv=0,2.1= 0,2mol. Το Ca(OH) 2 είναι σε περίσσεια 2ΗCl (αq) + Ca(OH) 2(αq) CaCl 2(αq) + 2 H 2 O (l) ΔH = - 114,2kj Αρχικά 0.2 0,2 αντιδρούν σχηματίζονται 0.1 0,2 x Τέλος 0 0,1 0,1 0,2 x 2mol HCl όταν αντιδρούν εκλύουν 114Κj 0.2mol HCl x X=0.2*114/2=11.4KJ Ασκήσεις στις οποίες δεν παρατηρείται θερμική μεταβολή : Όταν σ' ένα δοχείο πραγματοποιούνται ταυτόχρονα δύο ανιδράσεις, μια εξώθερμη και μία ενδόθερμη, και η άσκηση αναφέρει ότι "δεν παρατηρείται θερμική μεταβολή", συμπεραίνουμε ότι το ποσό θερμότητας που εκλύεται απο τη μία απορροφάται πλήρως απο την άλλη. ηλαδή ισχύουν: Q 1 = Q 2 (κατ απόλυτη τιμή) ή Q 1 + Q 2 = 0 (κατ αλγεβρική τιμή). Παράδειγμα 12: Σε ορισμένη θερμοκρασία θ ο C ο στερεός άνθρακας αντιδρά με οξυγόνο και διοξείδιο του άνθρακα, σύμφωνα με τις παρακάτω αντιδράσεις: 2C(s) + O 2 (g) 2CO (g), ΔΗ 1 = -57 Kcal και C(s) + CO 2 (g) 2CO(g), ΔΗ 2 = +28,5 Kcal Ποια αναλογία mol πρέπει να έχει μίγμα οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα, ώστε αν αυτό αντιδράσει με περίσσεια άνθρακα σε θερμοκρασία θ, να μην παρατηρηθεί καμία θερμική μεταβολή; Έστω ότι το μίγμα αποτελείται από x mol Ο 2 και ψ mol CO 2. Θα υπολογίσουμε σε συνάρτηση μετα x, ψ, τα ποσά θερμότητας που εκλύονται στη πρώτη αντίδραση (Q 1 ) και απορροφούνται στηδεύτερη (Q 2 ). Από τη στοιχειομετρία της πρώτης αντίδρασης έχουμε 2C(s) + O 2 (g) 2CO (g), ΔΗ 1 = -57 Kcal : Όταν αντιδρά 1 mol O 2, εκλύονται 57 Κcal. Όταν αντιδρούν x mol O 2, εκλύονται Q Q= 57x Kcal Από τη στοιχειομετρία της δεύτερης αντίδρασης έχουμε: C(s) + CO 2 (g) 2CO(g), ΔΗ 2 = +28,5 Kcal Όταν αντιδρά 1 mol CO 2, απορροφούνται 28,5 Κcal. Όταν αντιδρούν ψ mol CO 2, απορροφούνται Q Q= 28,5ψ Kcal Για να μην παρατηρηθεί θερμική μεταβολή πρέπει το ποσό θερμότητας που εκλύεται στη πρώτη αντίδραση, να απορροφάται πλήρως από τη δεύτερη. Δηλαδή: Q 1 =Q 2 57x Kcal = 28,5ψ Kcal 2x=ψ χ/ψ=1/2 Άρα η αναλογία mol του μίγματος είναι 1/2. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 13 Δίνονται CO(g) + 1/2 O 2 (g) CO 2 (g), Η 0 c( CO ) = -283 KJ (1) και 2 Ν 2 (g) + O 2 (g) ΝΟ 2 (g), Η 0 f( NO2 ) = + 35,375 KJ (2) α. Ποια αναλογία όγκων πρέπει να έχει αέριο μίγμα CO και N 2 ώστε αν καεί με την απαιτούμενη ποσότητα Ο 2, να μην παρατηρηθεί καμία θερμική μεταβολή;

7 Ισομοριακό μίγμα CO και N 2 όγκου 12L που βρίσκεται σε πίεση 0,82 atm και θερμοκρασία 127 ο C, αντιδρά πλήρως με Ο 2. β. Πόσα L Ο 2 μετρημένα σε S.T.P. απαιτήθηκαν για την αντίδραση; γ. Ποιο είναι το συνολικό θερμικό αποτέλεσμα της αντίδρασης του μίγματος με το Ο 2 ; ίνεται: R = 0,082 L atm/mol K. α. Έστω ότι το μίγμα αποτελείται από x mol CO και y mol N 2. Θα υπολογίσουμε, σε συνάρτηση με τα x και y, τα ποσά θερμότητας που εκλύονται στην αντίδραση(1) και απορροφούνται στην αντίδραση 2): Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης (1) έχουμε: Όταν αντιδρά 1 mol CO, εκλύονται 283 ΚJ. Όταν αντιδρούν x mol CO, εκλύονται Q1 ΚJ. Q1 = 283x KJ Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης (2) έχουμε: Όταν αντιδρoύν 0,5 mol Ν 2, απορροφούνται 35,375 ΚJ. Όταν αντιδρούν y mol N 2, απορροφούνται Q 2 ΚJ. Q 2 = 70,75y KJ Για να μην παρατηρηθεί θερμική μεταβολή πρέπει το ποσό θερμότητας που εκλύεται στη πρώτη αντίδραση, να απορροφάται πλήρως από τη δεύτερη. ηλαδή: Q 1 =Q 2 283x= 70,75y y/x= 283/70.75=4 y/x= 4 Άρα η αναλογία mol του μίγματος είναι 1/4. Όμως η αναλογία mol σε ένα αέριο μίγμα είναι και αναλογία όγκων, συνεπώς: V N2 /V CO =4 β. Το μίγμα είναι ισομοριακό, συνεπώς: n CO = n N2 = ω mol Eφαρμόζουμε την καταστατική εξίσωση των αερίων για το μίγμα: PV=nRT 0,82atm 12L =2ωmol 0,082Latm /molk ( )K ω = 0,15 mol Άρα: n CO =n N2 =0,15mol Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης (1) έχουμε: 1 mol CO αντιδρά με 0,5 mol O 2. 0,15 mol CO αντιδρούν με α mol Ο 2. α = 0,075 mol O 2 Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης (2) έχουμε: 0,5 mol N 2 αντιδρούν με 1 mol O 2. 0,15 mol N 2 αντιδρούν με β mol Ο2. β = 0,3 mol O 2 Άρα τα mol O 2 που απαιτήθηκαν είναι: n Ο2 = (0, ,3)mol = 0,375 mol V Ο2 = n Ο2 Vm = 0,375 mol 22,4 L/mol = 8,4 L γ. Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης (1) έχουμε: Όταν αντιδρά 1 mol CO, εκλύονται 283 ΚJ. Όταν αντιδρούν 0,15 mol CO, εκλύονται Q 3 ΚJ. Q 3 = 42,45 KJ Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης (2) έχουμε: Όταν αντιδρoύν 0,5 mol Ν 2, απορροφούνται 35,375 ΚJ. Όταν αντιδρούν 0,15 mol N 2, απορροφούνται Q 4 ΚJ. Q 4 = 10,6125 KJ Το θερμικό αποτέλεσμα είναι: Q = Q 3 Q 4 = (42,45 10,6125)KJ = 31,8375 KJ Άρα εκλύονται 31,8375 KJ θερμότητας.

8 Ασκήσεις που αναφέρονται σε αντίδραση μίγματος: Όταν έχουμε αντίδραση ενός μίγματος με κάποια αντιδραστήρια Α, Β,..., εργαζόμαστε ώς εξής: Γράφουμε τη χημική εξίσωση για την αντίδραση κάθε συστατικού του μίγματος ξεχωριστά. Αν δεν γνωρίζουμε τη σύσταση του μίγματος, τότε θέτουμε x, ψ,..., τα mol των συστατικών του μίγματος και εργαζόμαστε με τη βοήθειά τους. Όταν δίνεται η μάζα του μίγματος (mμιγμ.), τότε ισχύει: mμιγμ. = ma + mb +... mμιγμ. = xmra + ψmrb +... Όταν δίνεται o όγκος αερίου μίγματος σε S.T.P. (Vμιγμ.), τότε ισχύει: Vμιγμ. = VA + VB +... Vμιγμ. = 22,4(x + ψ +...) Όταν δίνεται o όγκος (Vμιγμ.), η πίεση (P) και η θερμοκρασία (Τ) αερίου μίγματος, εφαρμόζουμε τη καταστατική εξίσωση των αερίων: PVμιγμ. = nμιγμ.rt. PVμιγμ. = (x + ψ +...)RT Με βάση τα παραπάνω δημιουργούμε σύστημα εξισώσεων από το οποίο υπολογίζουμε τα x, ψ,... Όταν το μίγμα είναι ισομοριακό, τα mol των συστατικών του είναι ίσα. Σε ασκήσεις όπου τα συστατικά του μίγματος αντιδρούν μεταξύ τους και αναφέρεται ότι έχουμε στοιχειομετρική αναλογία, η αναλογία των συντελεστών είναι και αναλογία mol. Παράδειγμα 14 Ένα αέριο μίγμα CΗ 4 και C 3 Η 8 με μάζα 38,4g καίγεται πλήρως, οπότε ελευθερώνεται θερμότητα Q=1954kJ, υπό σταθερή πίεση, σε πρότυπες συνθήκες. Αν δίνονται CH 4 (g) +2 O 2 (g) CO 2 (g) + 2H 2 O (l) ΔH o = - 890kJ (1) C 3 Η 8(g) + 5 O 2 (g) 3 CO 2 (g) + 4 H 2 O (l) ΔH o = kJ (2) Ποια η μάζα κάθε υδρογονάνθρακα στο μίγμα; Δίνονται οι γραμμοατομικές μάζες του Η:1 και του C: 12.. Απάντηση: Έστω ότι στο μίγμα περιέχονται x mοl CΗ 4 και y mοl C 3 Η 8. Παίρνοντας της θερμοχημικές εξισώσεις καύσης έχουμε: CH 4(g) +2 O 2(g) CO 2(g) + 2H 2 O (l) ΔH o = - 890kJ (1) Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης έχουμε: 1mοl CH 4 με καύση αποδίδει 890kJ x mοl αποδίδουν. 890 x kj Ομοίως: C 3 Η 8 (g) + 5 O 2 (g) 3 CO 2 (g) + 4 H 2 O (l) ΔH o = kJ (2) Από τη στοιχειομετρία της δεύτερης αντίδρασης έχουμε: 1mοl C 3 Η 8 με καύση αποδίδει 2200kJ y mοl αποδίδουν y kj Έτσι αφού συνολικά αποβάλλονται 1954kJ, τότε 890x+2220y = 1954 (3) Ναι αλλά τα x mol CH 4 έχουν μάζα m 1 =x Μ r = 16x και τα y mol C 3 H 8 m 2 = y M r = 44y, οπότε: 16x + 44y = 38,4 (4) Οι εξισώσεις (3) και (4) αποτελούν ένα σύστημα: 16x+44y=38,4 90x+2220y = 1954 Η λύση του οποίου μας δίνει x=0,2mol και y=0,8mol. Έτσι m 1 =0,2 16g = 3,2g CH 4 και m 2 =0,8 44g =35,2g C 3 H 8

9 Παράδειγμα 15: Κατά την πλήρη καύση 12,8g αερίου μίγματος CO και H 2, ελευθερώθηκε θερμότητα ίση με 342KJ. Δίνονται CO (g) + 1/2 O 2(g) CO 2(g), ΔΗ1 = -283 KJ και Η 2(g) + 1/2 O 2(g) H 2 O (l), ΔΗ2 = -286 KJ α. Η επί τοις εκατό % w/w σύσταση του μίγματος που κάηκε. β. Ο όγκος του αερίου μίγματος σε συνθήκες S.T.P. γ. Ο όγκος του O 2 μετρημένος σε S.T.P. που καταναλώθηκε κατά την καύση. Όλα τα ποσά θερμότητας υπολογίσθηκαν στις ίδιες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Έστω ότι το μίγμα αποτελείται από x mol CΟ και ψ mol H 2. MrCO = ArC + ArO = = 28 MrH 2 = 2ArH = 2 1 = 2 Η μάζα του μίγματος θα είναι ίση με το άθροισμα των μαζών των συστατικών: m CO + m H2 = mμιγμ. n CO Mr CO + n H2 Mr H2 = mμιγμ. => 28x + 2ψ = 12,8 (1) Από τη στοιχειομετρία της πρώτης αντίδρασης έχουμε: Όταν αντιδρά 1 mol CO 2 εκλύονται 283 ΚJ. Όταν αντιδρούν x mol CO 2 εκλύονται Q1 Q1= 283x KJ Από τη στοιχειομετρία της δεύτερης αντίδρασης έχουμε: Όταν αντιδρά 1 mol Η 2, εκλύονται 286 ΚJ. Όταν αντιδρούν ψ mol Η 2, εκλύονται Q2 ΚJ. Q2 = 286ψ KJ Η συνολική θερμότητα που ελευθερώθηκε είναι Q = 342 KJ. Άρα: Q1 + Q2 = Q 283x + 286ψ = 342 (2) Από την επίλυση των εξισώσεων (1) και (2) έχουμε: x = 0,4 mol και ψ = 0,8 mol Άρα το μίγμα αποτελείται από 0,4 mol CO και 0,8 mol H 2. α. m CO = n CO Mr CO = 0,4 mol 28 g/mol = 11,2 g m H2 = n H2 Mr H2 = 0,8 mol 2 g/mol = 1,6 g Άρα η κατά βάρος σύσταση του μίγματος είναι 11,2 g CO και 1,6 g H 2. Σε 12,8 g μίγματος, περιέχονται 11,2 g CO και 1,6 g H 2. Σε 100 g μίγματος, περιέχονται α; g CO και β; g H 2. α = 87,5 g CO και β= 12,5gH 2 Άρα, η επί τοις εκατό % w/w σύσταση του μίγματος είναι: 87,5% w/w CO και 12,5% w/w H 2 β. Τα συνολικά mol του μίγματος είναι: n μιγμ. = n CO + n H2 = 0,4 mol + 0,8 mol = 1,2 mol Για τον όγκο του μίγματος σε S.T.P. ισχύει: Vμιγμ. = nμιγμ. Vm = 1,2 mol 22,4 L/mol Vμιγμ. = 26,88 L γ. Θα υπολογίσουμε τα mol του O2 που καταναλώθηκε για την καύση του κάθε συστατικού του μίγματος ξεχωριστά. Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης καύσης του CΟ έχουμε: 1 mol CO αντιδρά με 0,5 mol O 2 0,4 mol CO αντιδρούν με z; mol O 2 z = 0,2 mol O 2 Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης καύσης του H2 έχουμε: 1 mol H 2 αντιδρά με 0,5 mol O 2 0,8 mol H 2 αντιδρούν με ω; mol O 2 ω = 0,4 mol O 2 Άρα, τα συνολικά mol Ο 2 που καταναλώθηκαν είναι: n O2 = z + ω = 0,2 mol + 0,4 mol = 0,6 mol Ο όγκος του Ο 2 σε S.T.P. είναι: VΟ 2 = nο 2 VΟ 2 = 0,6 mol 22,4 L/mol =>VΟ 2 = 13,44 L

10 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 16. Κατά την καύση 3 g C, 24 g CH 4 και 2,24 L H 2 σε S.T.P., ελευθερώνονται αντίστοιχα 23,5 Kcal, 315 Kcal και 69 Kcal θερμότητας. Να υπολογιστούν: α. Οι ενθαλπίες των αντιδράσεων 1) C+O 2 CO 2 ΔΗ1 2) Η 2 +1/2 Ο 2 Η 2 Ο ΔΗ2 3) CH 4 +2O 2 CO 2 +2H 2 O ΔΗ3 β. Αν κατά την καύση 14 g μίγματος C και CH 4 ελευθερώνονται 152 Κcal θερμότητας, να βρεθεί η κατά βάρος σύσταση του μίγματος.. ίνονται: ArC = 12, ΜrCH 4 =16. Α1. η ενθαλπία C+O 2 CO 2 Τα mol του C που κάηκαν είναι: n=m/mr= 3g/12(g/mol) n =0,25mol Άρα έχουμε: 0,25 mol C ελευθερώνουν 23,5 Κcal 1 mol C ελευθερώνει x; Kcal άρα: x = 94 Kcal ηλαδή η ενθαλπία C+O 2 CO 2 ΔΗ1στις συγκεκριμένες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης είναι Η 1 =-94Kcal A2) Η 2 +1/2 Ο 2 Η 2 Ο ΔΗ2 υπολογίζουμε τον αρ mol H 2 n=v/22.4=22.4/22.4=1mol H2 Άρα όταν καίγεται 1mol H 2 εκλύονται 69Κcal Η 2 +1/2 Ο 2 Η 2 Ο ΔΗ2=69Kcal Α3) Τα mol του CΗ 4 που κάηκαν είναι: n=m/mr= 24g/16(g/mol)=1.5molCH 4 Άρα έχουμε: 1,5 mol CΗ 4 ελευθερώνουν 315 Κcal 1 mol CΗ 4 ελευθερώνει y; Kcal y = 210 Kcal ηλαδή η ενθαλπία CH 4 +2O 2 CO 2 +2H 2 O ΔΗ3 στις συγκεκριμένες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης είναι Η 3 =-210Κcal B) εστω ότι το μίγμα των 14g αποτελείται από αmol C kai βmol CH 4 Mμιγ=m c +m CH4 14=a*12 +β*16 (1) 1mol C ελευθερώνει 94 Kcal α mol C ελευθερώνουν Q 2 Κcal 1mol CΗ 4 ελευθερώνει 210 Kcal β mol CΗ 4 ελευθερώνουν Q 2 Κcal Q 2 = 94α Kcal Q 2 = 210β Kcal Η συνολική θερμότητα που ελευθερώνεται είναι Q = 152 Kcal, άρα: Q 1 + Q 2 = Q, δηλαδή: 94α + 210β = 152 (2) Από την επίλυση των (1) και (2) έχουμε: α = 0,5 mol και β = 0,5 mol. m C = n C Ar C = 0,5mol 12g/mol = 6 g m CH4 = n CH4 Mr CH4 = 0,5mol 16g/mol = 8 g Άρα η κατά βάρος σύσταση του μίγματος είναι 6 g C και 8 g CH 4.

11 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 17. Αέριο μίγμα που περιέχει CH 4 και C 2 H 6, έχει πίεση νmol, από τα οποία CH 4 είναι 2v/5. To αέριο μίγμα καίγεται πλήρως και κατά την καύση υπάρχουν απώλειες θερμότητας 40%. Το ποσό θερμότητας που ελευθερώνεται τελικά είναι Q = 8076 ΚJ και χρησιμοποιείται για τη διάσπαση του σώματος Α, σύμφωνα με την αντίδραση: 2Α(g) B(g) + Γ(g), Η = KJ α. Ποια είναι η γραμμομοριακή σύσταση του μίγματος. β. Πόσα L του Α, μετρημένα σε S.T.P. διασπώνται; ίνονται CH 4 +2O 2 CO 2 +2H 2 O, Η =-890KJ και C 2 H 6 +7/2 O 2 2 CO 2 +3H 2 O, Η=- 1650KJ α. εστω ότι το μίγμα πςεριέχει χmol CH 4 και ymol C 2 H 6 x / y = (2ν/5)/(3ν/5)=2/3 (1) Η θερμοχημική εξίσωση της καύσης του CH 4 είναι: CH 4 +2O 2 CO 2 +2H 2 O, Η =-890KJ 1 mol CH 4 ελευθερώνει 890 ΚJ. x mol CH 4 ελευθερώνουν Q 1 KJ. Q 1 = 890x KJ Η θερμοχημική εξίσωση της καύσης του C 2 H 6 είναι: C 2 H 6 +7/2 O 2 2 CO 2 +3H 2 O, Η=- 1650KJ 1 mol C 2 H 6 ελευθερώνει 1650 ΚJ. y mol C 2 H 6 ελευθερώνουν Q 2 KJ. Q 2 = 1650y KJ Οι απώλειες θερμότητας είναι 40%, άρα: 0,6(Q1 + Q2) = Q 0,6(890x y)KJ=8076 KJ 890x y = (2) Από την επίλυση των εξισώσεων (1) και (2) έχουμε: x = 4 και y = 6 Άρα η γραμμομοριακή σύσταση του μίγματος είναι: 4 mol CH 4 και 6 mol C 2 H 6. β. Για να διασπαστούν 2 mol A απαιτούνται 2692 ΚJ. Για να διασπαστούν ω mol A απαιτούνται 8076 ΚJ. ω = 6 mol A Άρα, V A = n A Vm = 6mol 22,4 L/mol = 134,4 L ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 18 Δίνονται C + Ο 2 CΟ 2 Η 1 = 94kcal και C +1/2O 2 CΟ (g) Η 2 = 26kcal Ποσότητα άνθρακα 24 g αντιδρούν με O 2(g), σε κατάλληλη θερμοκρασία και πίεση οπότε σχηματίζεται μίγμα CO 2 και CO με έκλυση 154 kcal. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης. ίνεται: Η σχετική ατομική μάζα του άνθρακα: C : 12. ΛΥΣΗ i) Έστω ότι xmol άνθρακα κάηκαν και σχηματίστηκε CO 2 και ymol άνθρακα κάηκαν και σχηματίστηκε CO από τα 24 g που αντέδρασαν. C + Ο 2 CΟ 2 Η 1 = 94kcal x mol x mol q1= C +1/2O 2 CΟ (g) Η 2 = 26kcal y mol y mol q2= Υπολογίζουμε τη μάζα του άνθρακα στο μίγμα από τον τύπο: Mc =24g =n*ar =(x+y)*12 =24 x+y=2 (1) Υπολογίζουμε το ποσό θερμότητας που εκλύεται από την καύση του άνθρακα: Για την παραγωγή 1 mol CO 2 (g) εκλύονται 94 kcal Για την παραγωγή x mol CO 2 (g) εκλύονται q1 kj ηλαδή, q1=94x Για την παραγωγή 1 mol CO (g) εκλύονται 26 kcal

12 Για την παραγωγή y mol CO (g) εκλύονται q2 kj ηλαδή, q2=26y εδομένου ότι το συνολικό ποσό θερμότητας που εκλύεται από την καύση του άνθρακα είναι 154 kcal, έχουμε: Q=q1+q2 =154 94x + 26y =154 (1) Από την επίλυση του συστήματος των εξισώσεων (1) και (1) προκύπτει: x = 1,5 mol και y = 0,5 mol αναλογία 3:1 Οπότε έχουμε: αντίδρασης που μας ζητείται: 4 C (s) + 7/2 O 2 (g) 3CO 2 (g) + CO (g) ΔΗ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 19 Δίνονται CO (g) + 1/2 O 2(g) CO 2(g), Η = -283 KJ (1) και 1/2 Ν 2(g) + O 2(g) ΝΟ 2(g), Η = + 35,375 KJ (2) α. Ποια αναλογία όγκων πρέπει να έχει αέριο μίγμα CO και N 2 ώστε αν καεί με την απαιτούμενη ποσότητα Ο 2, να μην παρατηρηθεί καμία θερμική μεταβολή; Ισομοριακό μίγμα CO και N 2 όγκου 12L που βρίσκεται σε πίεση 0,82 atm και θερμοκρασία 127 ο C, αντιδρά πλήρως με Ο 2. β. Πόσα L Ο 2 μετρημένα σε S.T.P. απαιτήθηκαν για την αντίδραση; γ. Ποιο είναι το συνολικό θερμικό αποτέλεσμα της αντίδρασης του μίγματος με το Ο 2 ; ίνεται: R = 0,082 L atm/mol K. α. Έστω ότι το μίγμα αποτελείται από x mol CO και y mol N 2. Θα υπολογίσουμε, σε συνάρτηση με τα x και y, τα ποσά θερμότητας που εκλύονται στην αντίδραση (1) και απορροφούνται στην αντίδραση (2): Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης (1) έχουμε: Όταν αντιδρά 1 mol CO, εκλύονται 283 ΚJ. Όταν αντιδρούν x mol CO, εκλύονται Q1 Q1= 283x KJ Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης (2) έχουμε: Όταν αντιδρoύν 0,5 mol Ν 2, απορροφούνται 35,375 ΚJ. Όταν αντιδρούν y mol N 2, απορροφούνται Q2 ΚJ. Q2 = 70,75y KJ Για να μην παρατηρηθεί θερμική μεταβολή πρέπει το ποσό θερμότητας που εκλύεται στη πρώτη αντίδραση, να απορροφάται πλήρως από τη δεύτερη. ηλαδή: Q1=Q2 283x = 70,75y x/y= ¼ Άρα η αναλογία mol του μίγματος είναι 1/4. Όμως η αναλογία mol σε ένα αέριο μίγμα είναι και αναλογία όγκων, συνεπώς:v CO /V N2 =1/4 β. Το μίγμα είναι ισομοριακό, συνεπώς: n CO = n N2 = ω mol Eφαρμόζουμε την καταστατική εξίσωση των αερίων για το μίγμα: PV=n oλ RT PV = (n CO + n N2 )RT = = + 0,82atm *12L= 2ωmol 0,082Latm / molk ( )K ω = 0,15 mol Άρα: n CO = n N2 = 0,15 mol Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης (1) έχουμε: 1 mol CO αντιδρά με 0,5 mol O 2. 0,15 mol CO αντιδρούν με α mol Ο 2. α = 0,075 mol O 2 Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης (2) έχουμε: 0,5 mol N 2 αντιδρούν με 1 mol O 2. 0,15 mol N 2 αντιδρούν με β mol Ο 2. β = 0,3 mol O 2 Άρα τα mol O 2 που απαιτήθηκαν είναι: nο2 = (0, ,3)mol = 0,375 mol VΟ 2 = nο 2 V m = 0,375 mol 22,4 L/mol = 8,4 L γ. Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης (1) έχουμε:

13 Όταν αντιδρά 1 mol CO, εκλύονται 283 ΚJ. Όταν αντιδρούν 0,15 mol CO, εκλύονται Q3 Q3=283*0,15= 42,45 KJ Από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης (2) έχουμε: Όταν αντιδρoύν 0,5 mol Ν 2, απορροφούνται 35,375 ΚJ. Όταν αντιδρούν 0,15 mol N 2, απορροφούνται Q4 ΚJ. Q4=0.15*35.375/0.5=10,6125 KJ Το θερμικό αποτέλεσμα είναι: Q = Q3 Q4 = (42,45 10,6125)KJ = 31,8375 KJ Άρα εκλύονται 31,8375 KJ θερμότητας 3 ο ΘΕΜΑ ΤΩΝ ΕΠΑΝ/ΚΩΝ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ Β ΤΑΞΗΣ (2002) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 20 Καίγονται πλήρως 4g αερίου CH 4 ( g ) και εκ λύεται ποσό θερμότητας q=55kcal, το οποίο καταναλώνεται για τη διάσπαση ποσότητας CaCO 3 σύμφωνα με τη θερμοχημική εξίσωση: CaCO 3(s) -> CaO (s) + CO 2(g) ΔΗ = kcal/mol Να υπολογίσετε: α. Την ενθαλπία της αντίδρασης CH 4 +2O 2 CO 2 + 2H 2 O ΔΗ= β. Την ποσότητα σε mol του CaCO 3 που διασπάστηκε. γ. Τον όγκο του παραγόμενου CO 2 (g) μετρημένο σε STP. ίνονται: Οι σχετικές ατομικές μάζες των στοιχείων: C : 12, H : 1. ΛΥΣΗ Mr CH 4 =12+4*1=16 i) Υπολογίζουμε την ποσότητα του CH 4 που καίγεται από τον τύπο: n=m/mr/=4/16=0.25mol Γράφουμε τη θερμοχημική εξίσωση καύσης του CH 4 και από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης υπολογίζουμε την πρότυπη ενθαλπία καύσης του CH 4 : CH 4 +2O 2 CO 2 + 2H 2 O ΔΗ= Από την καύση 0,25 mol CH 4 εκλύονται 55 kcal Από την καύση 1 mol CH 4 εκλύονται Q kcal ηλαδή, Q=55/0.25 kcal =220 kcal Η αντίδραση είναι εξώθερμη, οπότε η ενθαλπία καύσης του CH 4 είναι: Η=-220Kcal/mol ii) Το ποσό θερμότητας που εκλύεται από την καύση των 0,25 mol CH 4, καταναλώνεται για τη διάσπαση του CaCO 3, σύμφωνα με τη θερμοχημική εξίσωση που δίνεται: CaCO 3(s) -> CaO (s) + CO 2(g) ΔΗ = kcal Για τη διάσπαση 1 mol CaCO 3 απορροφώνται 550 kcal Για τη διάσπαση x mol CaCO 3 απορροφώνται 55 kcal ηλαδή, x=55/550=0.1mol Άρα, η ποσότητα του CaCO 3 που διασπάστηκε είναι 0,1 mol. iii) Το CO 2 παράγεται και από την καύση του CH 4 και από την διάσπαση του CaCO 3. Γράφουμε την εξίσωση της πλήρους καύσης του CH 4 και υπολογίζουμε από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης την ποσότητα του CO 2 που παράγεται: CH 4 +2O 2 CO 2 + 2H 2 O Από την καύση 1 mol CH 4 παράγονται 1 mol CO 2 Από την καύση 0,25 mol CH 4 παράγονται x 1 mol CO 2 ηλαδή, x 1 =0.25mol Γράφουμε την εξίσωση της διάσπασης του CaCO 3 και υπολογίζουμε από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης την ποσότητα του CO 2 που παράγεται: CaCO 3 (s) -> CaO(s) + CO 2 (g) ΔΗ = kcal Για τη διάσπαση 1 mol CaCO 3 παράγονται 1 mol CO 2 Για τη διάσπαση 0,1 mol CaCO 3 παράγονται x 2 mol CO 2 ηλαδή, x 2 =0.1mol Η συνολική ποσότητα του CO 2 που παράγεται είναι: =0.35molCO 2 Ο όγκος του CO 2 σε stp συνθήκες υπολογίζεται από τον τύπο: V=n*22.4=0.35*22.4=7,84 l Άρα, ο συνολικός όγκος του παραγόμενου CO 2 (g) μετρημένος σε stp συνθήκες είναι 7,84 L.