Calorimetria e problemi di chimica del flusso di calore

La calorimetria è lo studio del trasferimento di calore e dei cambiamenti di stato derivanti da reazioni chimiche, transizioni di fase o cambiamenti fisici. Lo strumento utilizzato per misurare il cambiamento di calore è il calorimetro. Due tipi popolari di calorimetri sono il calorimetro a tazza di caffè e il calorimetro a bomba.

Questi problemi dimostrano come calcolare il trasferimento di calore e il cambiamento di entalpia usando i dati del calorimetro. Mentre si affrontano questi problemi, rivedere le sezioni sulla calorimetria della tazza di caffè e della bomba e le leggi della termochimica.

Problema di calorimetria della tazza di caffè

La seguente reazione acido-base viene eseguita in un calorimetro a tazza di caffè:

• H⁺(aq) + OH^-(aq) → H₂O (l)

La temperatura di 110 g di acqua aumenta da 25,0 C a 26,2 C quando 0,10 mol di H⁺ viene fatto reagire con 0,10 mol di OH^-.

• Calcola q_acqua
• Calcola ΔH per la reazione
• Calcola ΔH se 1.00 mol OH^- reagisce con 1,00 mol h⁺

Soluzione

Usa questa equazione:

• q = (calore specifico) x m x Δt

Dove q è il flusso di calore, m è la massa in grammi e Δt è la variazione di temperatura. Collegando i valori indicati nel problema, si ottiene:

• q_acqua = 4,18 (J / g · C;) x 110 g x (26,6 C - 25,0 C)
• q_acqua = 550 J
• ΔH = - (q_acqua) = - 550 J

Lo sai che quando 0,010 mol di H⁺ o OH^- reagisce, ΔH è - 550 J:

• 0,010 mol H⁺ ~ -550 J

Pertanto, per 1,00 moli di H⁺ (o OH^-):

• ΔH = 1,00 mol H⁺ x (-550 J / 0,010 mol H⁺)
• ΔH = -5,5 x 10⁴ J
• ΔH = -55 kJ

Risposta

• 550 J (assicurati di avere due cifre significative.)
• -550 J
• -55 kJ