Sterpis Chemistry Academy

SC-THERMO-006 - Ισομοριακό μείγμα και άγνωστη ενθαλπία καύσης

Πρωτότυπη άσκηση Θερμοχημείας Γ΄ Λυκείου

ΚεφάλαιοΘερμοχημεία

ΥποενότηταΣυνολική μάζα - όγκος STP - προσδιορισμός ΔH

Δυσκολία🟡 6,0 / 10

Χρόνος20 λεπτά

Διδακτικός στόχος

✔ Να αξιοποιείς την έννοια του ισομοριακού μείγματος.

✔ Να υπολογίζεις την ποσότητα κάθε συστατικού από τη συνολική μάζα του μείγματος.

✔ Να υπολογίζεις τον συνολικό όγκο αέριου μείγματος σε STP.

✔ Να εφαρμόζεις θερμικό ισολογισμό για τον προσδιορισμό άγνωστης ενθαλπίας καύσης.

Εκφώνηση

Ισομοριακό αέριο μείγμα CH₄ και C₂H₆, μάζας 9,2 g, καίγεται πλήρως σύμφωνα με τις θερμοχημικές εξισώσεις:

CH_4(g) + 2O_2(g) → CO_2(g) + 2H₂O_(l) ΔH₁=-800 kJ

C₂H_6(g) + 7/2 O_2(g) → 2CO_2(g) + 3H₂O_(l) ΔH₂=;

Από την καύση του μείγματος ελευθερώνεται ποσό θερμότητας ίσο με 440 kJ.

Να υπολογίσετε:

τον όγκο, σε L, του αρχικού αέριου μείγματος σε συνθήκες STP,
την ενθαλπία καύσης ΔH₂ του C₂H₆.

Σε STP: V_m=22,4 L/mol. Δίνονται: A_r(C)=12, A_r(H)=1.

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

Επειδή το μείγμα είναι ισομοριακό, θέσε n mol CH₄ και n mol C₂H₆.

Εμφάνιση 2ης βοήθειας

Η συνολική μάζα είναι n·Mᵣ(CH₄)+n·Mᵣ(C₂H₆).

Εμφάνιση 3ης βοήθειας

Στον θερμικό ισολογισμό, τα n mol κάθε συστατικού ελευθερώνουν αντίστοιχα n·800 και n·|ΔH₂| kJ.

Πλήρης λύση

1. Υπολογισμός της ποσότητας κάθε συστατικού

Θέτουμε n mol CH₄ και n mol C₂H₆, επειδή το μείγμα είναι ισομοριακό.

M_r(CH₄)=16, M_r(C₂H₆)=30

9,2=16n+30n=46n

n=0,20 mol

Άρα το μείγμα περιέχει 0,20 mol CH₄ και 0,20 mol C₂H₆.

α) Όγκος του αρχικού μείγματος σε STP

n_ολ=0,20+0,20=0,40 mol

V=0,40·22,4=8,96 L

β) Υπολογισμός της ΔH₂

Η καύση των 0,20 mol CH₄ ελευθερώνει:

Q₁=0,20·800=160 kJ

Επομένως η καύση των 0,20 mol C₂H₆ ελευθερώνει:

Q₂=440-160=280 kJ

Για 1 mol C₂H₆:

|ΔH₂|=280/0,20=1400 kJ

Η καύση είναι εξώθερμη, άρα:

ΔH₂=-1400 kJ

Τελικές απαντήσεις: α) V=8,96 L σε STP β) ΔH₂=-1400 kJ.

Συχνά λάθη μαθητών

Θεωρούν ότι η συνολική μάζα μοιράζεται εξίσου στα δύο αέρια. Ισομοριακό δεν σημαίνει ισοβαρές.
Χρησιμοποιούν 9,2/2 ως μάζα κάθε αερίου.
Υπολογίζουν τον όγκο μόνο του ενός συστατικού και όχι ολόκληρου του μείγματος.
Δίνουν θετική τιμή στη ΔH₂, ενώ πρόκειται για καύση.

Τι θα μπορούσε να ρωτήσει ακόμη ο εξεταστής;

Να υπολογιστεί η μάζα CO₂ που παράγεται.
Να υπολογιστεί ο όγκος O₂ σε STP που απαιτείται.
Να βρεθεί η θερμότητα που εκλύεται αν καούν 18,4 g του ίδιου μείγματος.

Συνδέεται με

Ισομοριακό μείγμα • STP • Καύση • Άγνωστη ενθαλπία