Sterpis Chemistry Academy

SC-THERMO-008 - Αντίδραση C με O₂ και υδρατμούς

Πρωτότυπη άσκηση Θερμοχημείας Γ΄ Λυκείου

ΚεφάλαιοΘερμοχημεία

ΥποενότηταΘερμικός ισολογισμός δύο ταυτόχρονων αντιδράσεων

Δυσκολία🟠 6,5 / 10

Χρόνος22 λεπτά

Διδακτικός στόχος

✔ Να εκφράζεις τη θερμική μεταβολή δύο ταυτόχρονων αντιδράσεων.

✔ Να προσδιορίζεις αναλογία mol για μηδενική συνολική θερμική μεταβολή.

✔ Να συνδυάζεις εξίσωση mol και εξίσωση θερμότητας.

✔ Να βρίσκεις τη σύσταση αρχικού αέριου μείγματος.

Σε δοχείο που περιέχει περίσσεια άνθρακα εισάγεται αέριο μείγμα O₂ και υδρατμών, όγκου 13,44 L σε STP. Πραγματοποιούνται οι αντιδράσεις:

C_(s) + O_2(g) → CO_2(g) ΔH₁ = -400 kJ

C_(s) + H₂O_(g) → CO_(g) + H_2(g) ΔH₂ = +200 kJ

Ποια πρέπει να είναι η αναλογία mol O₂ : H₂O στο αρχικό μείγμα, ώστε κατά την αντίδρασή του με τον C να μην παρατηρείται θερμική μεταβολή;
Αν τελικά ελευθερώνεται ποσό θερμότητας ίσο με 60 kJ, να υπολογίσετε τη σύσταση, σε mol, του αρχικού μείγματος.

Δίνεται: V_m(STP)=22,4 L·mol⁻¹.

Δούλεψε πρώτα αποκλειστικά με mol. Σύνδεσε κάθε ποσότητα ουσίας με τη θερμότητα της αντίστοιχης θερμοχημικής εξίσωσης.

Εμφάνιση 1ης βοήθειας

Θέσε x mol O₂ και y mol H₂O.

Εμφάνιση 2ης βοήθειας

Για μηδενική θερμική μεταβολή, η θερμότητα που εκλύεται πρέπει να ισούται με τη θερμότητα που απορροφάται.

Εμφάνιση 3ης βοήθειας

Στο β ερώτημα ισχύουν ταυτόχρονα x+y=0,60 και 400x-200y=60.

Ο συνολικός αριθμός mol του αρχικού μείγματος είναι:

n_ολ=13,44/22,4=0,60 mol

Θέτουμε x mol O₂ και y mol H₂O.

400x=200y ⇒ y=2x

O₂:H₂O = x:y = 1:2

x+y=0,60

400x-200y=60

Με y=0,60-x:

400x-200(0,60-x)=60

600x=180 ⇒ x=0,30 mol

y=0,60-0,30=0,30 mol

Τελικές απαντήσεις: α) O₂:H₂O=1:2 β) n(O₂)=0,30 mol και n(H₂O)=0,30 mol.

Προσθέτουν τις δύο θερμότητες χωρίς να λάβουν υπόψη ότι η μία αντίδραση είναι ενδόθερμη.
Χρησιμοποιούν λόγο 2:1 αντί για 1:2.
Ξεχνούν την εξίσωση του συνολικού αριθμού mol.
Θεωρούν ότι η εκλυόμενη θερμότητα είναι 400x+200y.

Νόμος Hess • Εξώθερμη και ενδόθερμη αντίδραση • Θερμικός ισολογισμός • Αέρια μείγματα