VEŽBA BR 4 TERMOHEMIJA ENTALPIJA (H) JE KOLIČINA OSLOBOĐENE








Vežba br

Vežba br. 4 termohemija



Entalpija (H) je količina oslobođene ili vezane toplote u toku hemijske reakcije. , koja se odvija pri stalnom pritisku (p=const). Izražava se pomoću razlike u entalpiji H (toplotnom sadržaju) sistema. Promena entalpije sistema H je razlika u toplotnom sadržaju proizvoda i reaktanata. Merna jedinica entalpije je kJ/mol.

VEŽBA BR 4 TERMOHEMIJA ENTALPIJA (H) JE KOLIČINA OSLOBOĐENE

VEŽBA BR 4 TERMOHEMIJA ENTALPIJA (H) JE KOLIČINA OSLOBOĐENE

VEŽBA BR 4 TERMOHEMIJA ENTALPIJA (H) JE KOLIČINA OSLOBOĐENE

Ho - entalpija pri konst. temperaturi 298 K (25oC)

Hro - entalpija hemijske reakcije pri standardnim uslovima

Hf0 - entalpija stvaranja jedinjenja

Hf°(hemijski elemenat) = 0

Zapamtiti: Standardna entalpija hemijskih elemenata - metala u elementarnom stanju (Fe, Cu, Mg, Cr i dr) i gasova (H2, O2, N2 ,Cl2) je uvek jednaka nuli.



Energetski profil egzotermne reakcije



VEŽBA BR 4 TERMOHEMIJA ENTALPIJA (H) JE KOLIČINA OSLOBOĐENE VEŽBA BR 4 TERMOHEMIJA ENTALPIJA (H) JE KOLIČINA OSLOBOĐENE

















Hr<0 - Unutrašnja energija sistema se smanjuje i sistem oslobađa toplotu - egzotermna reakcija

Primer: H2 (g) + 1/2 O2 (g)  H2O (g) ; Hr = -242 KJ mol-1



Energetski profil endotermne reakcije

VEŽBA BR 4 TERMOHEMIJA ENTALPIJA (H) JE KOLIČINA OSLOBOĐENE VEŽBA BR 4 TERMOHEMIJA ENTALPIJA (H) JE KOLIČINA OSLOBOĐENE

















Hr>0 - Sistem prima toplotu, unutrašnja energija sistema se povećava - endotermna reakcija.

Primer: 1/2 N2 (g) + 1/2 O2 (g)  NO (g) ; Hr = + 90,4 KJ mol-1



Primer izračunavanja promene Etalpije reakcije (Hr)

VEŽBA BR 4 TERMOHEMIJA ENTALPIJA (H) JE KOLIČINA OSLOBOĐENE

Zadaci iz Praktikuma

1. Na osnovu toplote nastajanja gasovitog ugljen-dioksida (Hfo(CO2(g)) = - 393,5 kJ/mol) i termohemijske jednačine:

C(grafit) + 2 N2O(g) CO2(g) + 2 N2(g)

Hr o = - 557,5 kJ/mol. Izračunati toplotu nastajanja N2O(g).

Podaci:

Hfo(CO2(g)) = - 393,5 kJ/mol

Hr o = - 557,5 kJ/mol.

Hfo(N2O(g)) =?


Na osnovu prethodnog primera, datih podataka u zadatku i izračunavanju promene entalpije reakcije imamo sledeće:


Hro = Hf o proizvoda -  Hf o reaktanata

Hro = Hfo(CO2(g)) + 2 Hfo(N2(g)) – (Hfo(C (grafit)) + 2 Hfo(N2O(g)))

Kako je Hfo(N2(g)) = 0 i Hfo(C (grafit)) = 0 , zamenom podataka u gornjem izrazu dobijamo:


Hro = - 393,5 kJ/mol + 2· 0 – ( 0 + 2 ·Hfo(N2O(g)))

Hro = - 393,5 kJ/mol - 2 ·Hfo(N2O(g))

- 557,5 kJ/mol = - 393,5 kJ/mol - 2 ·Hfo(N2O(g))

- 2 ·Hfo(N2O(g)) = - 557,5 kJ/mol + 393,5 kJ/mol

- 2 ·Hfo(N2O(g)) = -164 kJ/mol

Hfo(N2O(g)) = -164 kJ/mol/-2

Hfo(N2O(g)) = 82 kJ/mol


2. Odrediti standardnu promenu entalpije Hro reakcije sagorevanja metana:

CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(g)

ako su entalpije nastajanja CO2 (g), H2O (g) i CH4 (g): Hfo(CO2) = -393,5kJ/mol, Hfo(H2O) = - 241,8 kJ/mol, Hfo(CH4) = - 74,9 kJ/mol.

Dato je: Traži se:

Hfo(CO2) = -393,5kJ/mol, Hro = ?

Hfo(H2O) = - 241,8 kJ/mol,

Hfo(CH4) = - 74,9 kJ/mol.


Hro = Hf o proizvoda -  Hf o reaktanata

Hro = Hfo(CO2) + 2· Hfo(H2O) – (Hfo(CH4) + 2 ·Hfo(O2))

Hro = -393,5kJ/mol + 2 · - 241,8 kJ/mol – (- 74,9 kJ/mol + 2 ·0)

Hro = -393,5kJ/mol + 2 · - 241,8 kJ/mol + 74,9 kJ/mol

Hro = -802,26 kJ/mol


3. Odrediti standardnu promenu entalpije Hro reakcije termičke disocijacije amonijum-hlorida:

NH4Cl(s) NH3(g) + HCl(g)

ako su date standardne entalpije formiranja jedinjenja NH4Cl(s), NH3(g) i HCl(g): Hf0 (NH4Cl) = -315,6kJ/mol, Hf 0 (NH3) = - 46,0 kJ/mol, Hf 0 (HCl) = - 92,5 kJ/mol.

Dato je: Traži se:

Hf0 (NH4Cl) = -315,6kJ/mol, Hro = ?

Hf 0 (NH3) = - 46,0 kJ/mol,

Hf 0 (HCl) = - 92,5 kJ/mol.


Hro = Hf o proizvoda -  Hf o reaktanata

Hro = Hf 0 (NH3) + Hf 0 (HCl) - Hf0 (NH4Cl)

Hro = - 46,0 kJ/mol + (- 92,5 kJ/mol) – (-315,6kJ/mol)

Hro = 177,1 kJ/mol


4. Da li je reakcija rastvaranja hlorovodonika u vodi egzotermna ili endotermna i kolika je toplota rastvaranja hlorovodonika? Reakciju rastvaranja HCl u vodi možemo prikazati sledećom jednačinom:

HCl(g) + aq HCl(aq).

Entalpija stvaranja HCl(g) jednaka Hf0 = - 92,3 kJ mol-1, a od HCl(aq) je Hf0 = - 167,2 kJ mol-1.

Dato je: Traži se:

Hf0 (HCl(g)) = - 92,3 kJ/mol, Hro = ?

Hf0 (HCl(aq)) = - 167,2 kJ/mol,


Hro = Hf o proizvoda -  Hf o reaktanata

Hro = Hf0 (HCl(aq)) – (Hf0 (HCl(g))

Hro = - 167,2 kJ/mol – (- 92,3 kJ/mol)

Hro = - 74,9 kJ/mol Reakcija je egzotermna


5. Izračunati energiju koju kao toplotu treba dodati da bi se podigla temperatura 14,4 kg vode sa 18oC na 60oC, pri konstantnom pritisku uz pretpostavku da ne dolazi do odavanja toplote okolini. U datom temperaturnom opsegu: Cp(H2O)=4186 J/Kkg.

m = 14,4 kg

t1 = 18oC

t2 = 60oC

Cp(H2O)=4186 J/Kkg

Q = ?


Kako je prema I Zakonu termodinamike

Qp = m ·Cp ·T

Gde je :

Specifična toplota supstance (Cp) - količina toplote potrebna da povisi temperaturu 1 g supstance za 1 K (1oC) (za H2O(298 K) = 4186 J/K kg, odnosno 4,186 kJ/kg K). Za 1 mol vode (18 g) = 4186 J/K 18 10-3 kg = 75,3 J/Kmol.

Za naše podatke, tražena količina toplote je:


Qp = m ·Cp ·T = m· Cp · (t2-t1)

Qp = 14,4 kg · 4186 J/K kg · (60 oC - 18oC)

Qp = 2531,692 J/K kg


6. Izračunati količinu toplote koja je potrebna da bi se, pri konstantnom pritisku, podigla temperatura 125 mol vode sa 20oC na 60oC, uz pretpostavku da ne dolazi do odavanja toplote okolini. U datom temperaturnom opsegu: Cp(H2O)= 75,3 J/Kmol.

n = 125 mol

t1 = 20oC

t2 = 60oC

Cp(H2O) = 75,3 J/Kmol

Q = ?


Qp = n ·Cp ·T = n· Cp · (t2-t1)

Qp = 125 mol · 75,3 J/Kmol · (60 oC - 20oC)

Qp =376,500 J/K mol



Entropija sistema


VEŽBA BR 4 TERMOHEMIJA ENTALPIJA (H) JE KOLIČINA OSLOBOĐENE


VEŽBA BR 4 TERMOHEMIJA ENTALPIJA (H) JE KOLIČINA OSLOBOĐENE



VEŽBA BR 4 TERMOHEMIJA ENTALPIJA (H) JE KOLIČINA OSLOBOĐENE



Na osnovu ovih zakonitosti možemo uraditi zadatake 7 i 8

7. U svakom od navedenih parova označiti koja će supstanca imati veću apsolutnu entropiju.

  1. a)1 mol Ar(g) na 25 K; b) 1 mol Ar g) na 25˚C - Entropija se povećava sa povećanjem temperature. Imamo isti br. molova argona koji je na različitim temperaturama, pa je njegova entropija veća na 25 celzijusa

  2. a) 1 mol H2O(g) na 8˚C; b) 1 mol H2O(l) na 8˚C – Entropije gasova su veće nego tečnosti. Gasovita stanja imaju veću neuređenost sistema

  3. a)1 mol HCl(g) na 25˚C; b) 1 mol CCl4(g) na 25˚C – Entropija se povećava sa povećanjem broja atoma koji grade molekul. CCl4 u molekulu ima 5 atoma, za razliku od HCl koji ima samo 2 atoma, a istog su agregatnog stanja.



8. Za svaku od navedenih reakcija označiti da li je promena entropije sistema pozitivna ili negativna:

  1. H2O(l) H2O(g) Pozitivna (sistem prelazi iz tečnog u gasovito stanje , odnosno teži ka neuređenosti S2>S1 tj. ΔS>0)

  2. CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) Pozitivna (sistem teži ka neuređenosti, jer iz jedne čvrste supstance nastaju dve, jedna čvrsta a druga gasovita S2>S1 tj. ΔS>0)

  3. N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) Negativna (sistem teži ka uređenosti, jer iz dve gasovite supstance nastaje jedna gasovita supstanca S2<S1 tj. ΔS<0)

  4. N2(g) + O2(g) 2 NO(g) Sistem je u ravnoteži (i sa leve i sa desne strane hemijske jednačine se nalazi isti broj gasovitih molekula ΔS ≈ O)

e) Ag+(aq) + Cl-(aq) AgCl(s) Negativna (pošto dva jona u akvatizovanom stanju formiraju čvrstu supstancu sistem teži ka uređenosti S2<S1 tj. ΔS<0)








Tags: entalpija (h), hcl(aq). entalpija, termohemija, vežba, oslobođene, entalpija, količina