Sterpis Chemistry Academy
SC-THERMO-004 - Περιοριστικό αντιδρών και ενθαλπία αντίδρασης
Πρωτότυπη άσκηση Θερμοχημείας Γ΄ Λυκείου
Διδακτικός στόχος
✔ Να μετατρέπεις τις μάζες δύο αντιδρώντων σε mol.
✔ Να εντοπίζεις το περιοριστικό αντιδρών με βάση τη στοιχειομετρία.
✔ Να υπολογίζεις τη μάζα του προϊόντος που σχηματίζεται.
✔ Να υπολογίζεις την ενθαλπία της θερμοχημικής εξίσωσης από το ποσό θερμότητας που εκλύεται.
Εκφώνηση
22,4 g Fe αντιδρούν με 12,8 g O2, σύμφωνα με τη θερμοχημική εξίσωση:
2Fe(s) + 3/2 O2(g) → Fe2O3(s) ΔH = ;
Κατά την αντίδραση ελευθερώνεται ποσό θερμότητας ίσο με 164 kJ.
- Να υπολογίσετε τη μάζα, σε g, του Fe2O3 που σχηματίζεται.
- Να υπολογίσετε την ενθαλπία ΔH της αντίδρασης, όπως αυτή είναι γραμμένη.
Δίνονται: Ar(Fe)=56, Ar(O)=16.
Προσπάθησε μόνος σου
Μετέτρεψε πρώτα τη δοσμένη ποσότητα σε mol και σύνδεσε τη θερμότητα με τη θερμοχημική εξίσωση. Πρόσεξε ιδιαίτερα το πρόσημο της ΔH.
Καθοδηγούμενη βοήθεια
Εμφάνιση 1ης βοήθειας
Υπολόγισε τα mol Fe και O₂.
Εμφάνιση 2ης βοήθειας
Έλεγξε ποιο αντιδρών εξαντλείται πρώτο με βάση την αναλογία 2 mol Fe : 1,5 mol O₂.
Εμφάνιση 3ης βοήθειας
Η ποσότητα θερμότητας των 164 kJ αντιστοιχεί στην ποσότητα Fe που πράγματι αντέδρασε, όχι σε ολόκληρη τη θερμοχημική εξίσωση.
Πλήρης λύση
1. Υπολογισμός των αρχικών mol
n(Fe)=22,4/56=0,40 mol
n(O2)=12,8/32=0,40 mol
2. Προσδιορισμός περιοριστικού αντιδρώντος
Από τη στοιχειομετρία:
2 mol Fe απαιτούν 1,5 mol O2
0,40 mol Fe απαιτούν n(O2)=0,40·1,5/2=0,30 mol
Υπάρχουν 0,40 mol O₂, άρα το O₂ βρίσκεται σε περίσσεια και περιοριστικό αντιδρών είναι ο Fe.
α) Μάζα Fe₂O₃
2 mol Fe → 1 mol Fe2O3
0,40 mol Fe → n(Fe2O3)=0,20 mol
Mr(Fe2O3)=2·56+3·16=160
m(Fe2O3)=0,20·160=32 g
β) Υπολογισμός της ΔH
Τα 0,40 mol Fe ελευθερώνουν 164 kJ. Η εξίσωση, όπως είναι γραμμένη, καταναλώνει 2 mol Fe:
|ΔH|=164·2/0,40=820 kJ
Επειδή η θερμότητα ελευθερώνεται:
ΔH=-820 kJ
Τελικές απαντήσεις: α) m(Fe₂O₃)=32 g β) ΔH=-820 kJ.
Συχνά λάθη μαθητών
- Συγκρίνουν απευθείας τα 0,40 mol Fe με τα 0,40 mol O₂ χωρίς να χρησιμοποιήσουν τους στοιχειομετρικούς συντελεστές.
- Θεωρούν ότι το O₂ είναι περιοριστικό επειδή έχει την ίδια ποσότητα mol με τον Fe.
- Υπολογίζουν τη μάζα προϊόντος από την αρχική ποσότητα O₂, παρότι αυτό βρίσκεται σε περίσσεια.
- Θέτουν ΔH=+820 kJ, ενώ η αντίδραση εκλύει θερμότητα.
Τι θα μπορούσε να ρωτήσει ακόμη ο εξεταστής;
- Να υπολογιστεί η ποσότητα O₂ που περισσεύει.
- Να υπολογιστεί η θερμότητα που εκλύεται αν αντιδράσουν 11,2 g Fe με περίσσεια O₂.
- Να γραφεί η αντίστροφη θερμοχημική εξίσωση και η αντίστοιχη ΔH.
Συνδέεται με
Περιοριστικό αντιδρών • Στοιχειομετρία • Μάζα προϊόντος • Ενθαλπία αντίδρασης