Die Verbrennung eines Stoffes ist eine chemische Reaktion, die von der Freisetzung oder Absorption von Wärme begleitet wird. In diesem Artikel werden wir untersuchen, wie viel Wärme freigesetzt wird, wenn 4 Gramm Wasserstoff in Chlor verbrannt werden. Eine erfolgreiche Berechnung dieser Größenordnung ermöglicht es uns, die Prozesse chemischer Reaktionen besser zu verstehen und diese Daten für praktische Zwecke zu verwenden.
Um die Menge der freigesetzten Wärme bei der Verbrennung von Wasserstoff in Chlor zu berechnen, ist es notwendig, die Reaktionsgleichungen dieser chemischen Reaktion zu kennen. In unserem Fall würde die reaktionäre Gleichung wie folgt aussehen: H2 + Cl2 → 2HCl
Wenn 4 Gramm Wasserstoff im Chlor verbrannt werden, bilden sich 4 Gramm Salzsäure. Die Verbrennungswärme ist in diesem Fall ein Wert, der der Menge an Wärme entspricht, die bei der Bildung von 4 Gramm dieser Säure freigesetzt wird. Um diesen Wert zu berechnen, ist es notwendig, die Enthalpie der Bildung von Salzsäure zu kennen, die 92,3 KJ / mol beträgt.
Wie viel Wärme wird freigesetzt
Um die Menge der freigesetzten Wärme bei der Verbrennung von Wasserstoff in Chlor zu berechnen, müssen Sie die chemische Reaktion kennen und thermochemische Daten verwenden können.
Formel zur Berechnung der Menge der freigesetzten Wärme:
wobei Q die Menge der freigesetzten Wärme ist, n die Anzahl der an der Reaktion beteiligten Substanzen, ΔH die Enthalpie der Reaktion, ausgedrückt in Joule oder Kilojoule.
Für die fragliche Verbrennungsreaktion von Wasserstoff in Chlor ist die chemische Gleichung wie folgt:
Die Enthalpie der Reaktion, dh. die Menge an Energie, die bei dieser Reaktion freigesetzt wird, kann in der Referenzliteratur oder in chemischen Tabellen gefunden werden.
Zum Beispiel beträgt die Enthalpie der Verbrennungsreaktion von Wasserstoff im Chlor -184,6 KJ.
Wenn die Reaktion mit 4 Gramm Wasserstoff auftritt, beträgt die Anzahl der an der Reaktion beteiligten Substanzen (n) 4 g / 2 g / mol (Molmasse aus Wasserstoff) = 2 mol. Dann kann die Menge der freigesetzten Wärme wie folgt berechnet werden:
Q = 2 mol * (-184,6 kj/mol) = -369,2 KJ
Somit wird bei der Verbrennung von 4 Gramm Wasserstoff im Chlor 369,2 Kilojoule Wärme freigesetzt.
Verbrennung von Wasserstoff
Die energetische Reaktion der Wasserstoffverbrennung wird durch die folgende Gleichung formalisiert:
wobei Q die durch die Reaktion hervorgehobene Wärme ist (in J).
Die Berechnung der Menge der freigesetzten Wärme Q bei der Verbrennung von Wasserstoff kann mit Hilfe des Hessengesetzes und der Daten zu den energetischen äquivalenten Reaktionen durchgeführt werden.
Zum Beispiel für die Verbrennung von 4 Gramm Wasserstoff (H2) in Chlor (Cl2) die folgende Reaktion wird verwendet:
Die Koeffizienten vor den Reagenzien und Reaktionsprodukten werden so angegeben, dass das Gesetz der Massenerhaltung eingehalten wird.
Die Menge der freigesetzten Wärme Q während der Verbrennung kann berechnet werden, indem man den thermischen Effekt der Verbrennungsreaktion von Wasserstoff im Chlor kennt, der -183,6 KJ / mol beträgt. Um die Menge der freigesetzten Wärme zu berechnen, müssen Sie die Anzahl der Molen des Reagens kennen.
Die Wärme Q wird nach der Formel berechnet:
Q = (Anzahl der Mol x thermischer Reaktions-Effekt) / Koeffizient vor dem Reagenz
Folglich werden 4 Gramm Wasserstoff (H) verbrannt, wenn sie verbrannt werden2) in Chlor (Cl2), die Menge an Wasserstoffmolen kann gefunden werden, indem man die Masse einer Substanz in die Molmasse teilt. Die Molmasse des Wasserstoffs beträgt 2 g / mol. Daher ist die Menge an Wasserstoffmol 4 g / 2 g / mol = 2 mol.
Berechnen wir die Wärme von Q:
Q = (2 mol x -183,6 kj/mol) / 1 = -367,2 KJ.
Somit wurde bei der Verbrennung von 4 Gramm Wasserstoff im Chlor 367,2 KJ Wärme freigesetzt.
In Chlor
- Wir finden die Menge der Substanz Wasserstoff (H2) anhand der Formel:
n = m/m wobei:- n ist die Menge der Substanz in den Motten;
- m - die Masse der Substanz in Gramm;
- M ist die Molmasse des Stoffes in g/mol.
Die Molmasse von Wasserstoff (H2) beträgt 2 g/ mol.
n = 4 g / 2 g/mol = 2 mol
Somit wird bei der Verbrennung von 4 Gramm Wasserstoff im Chlor 141,9 KJ Wärme freigesetzt.
Berechnungsformel
Die folgende Formel wird verwendet, um die Menge der freigesetzten Wärme bei der Verbrennung von Wasserstoff in Chlor zu berechnen:
- Finden Sie die Menge an Wasserstoff und Chlor unter Verwendung der Masse der Substanz und ihrer Molmasse.
- Bestimmen Sie, welches Reagenz das Einschränkende ist. Dazu ist es notwendig, die Menge der Substanz jedes Reagens mit seinem Koeffizienten in einer ausgeglichenen chemischen Gleichung zu vergleichen.
- Finde die Menge der Substanz des Begrenzungsreagens unter Berücksichtigung seines Koeffizienten in der Gleichung.
- Anhand der thermischen Effekte der Reaktion bestimmen Sie die Menge der freigesetzten Wärme, wenn eine bestimmte Menge des Begrenzungsreagens verbrannt wird.
Zum Beispiel, wenn 4 Gramm Wasserstoff in Chlor verbrannt werden (H2 + Cl2 → 2HCl) Die folgende Abfolge von Berechnungen wird angewendet:
- Die Molmasse von Wasserstoff (H2) entspricht 2 g/mol. Molmasse aus Chlor (Cl2) entspricht 71 g / mol.
- Die Menge an Wasserstoff ist gleich der Masse (4 g) geteilt durch seine Molmasse (2 g / mol), was 2 mol entspricht. Die Menge an Chlor entspricht ebenfalls 2 Mol.
- Die Koeffizienten für Wasserstoff und Chlor in der ausgeglichenen Gleichung sind 1, dh die Menge der Substanz des Begrenzungsreagens beträgt 2 Mol.
- Die Wärme der Bildung eines Mol des gebildeten HCl-Produkts beträgt bei dieser Reaktion 18468 J. Folglich wird die freigesetzte Wärme bei der Verbrennung von 2 Mol Wasserstoff 36936 J oder 36.94 KJ betragen.
Somit wird bei der Verbrennung von 4 Gramm Wasserstoff im Chlor etwa 36.94 KJ Wärme freigesetzt.
Beispiele für Wärmegewinnung
In der folgenden Tabelle sind Beispiele für die Freisetzung von Wärme bei der Verbrennung verschiedener Substanzen aufgeführt:
| Substanz | Masse der Substanz (g) | Verbrennungswärme (KJ/g) | Zugewiesene Wärme (KJ) |
|---|---|---|---|
| Methan (CH4) | 8 | 55,55 | 444,4 |
| Ethan (C2H6) | 30 | 47,77 | 1433,1 |
| Propan (C3H8) | 50 | 46,84 | 2342,0 |
| Wasserstoff (H2) | 4 | 285,83 | 1143,3 |
Die Tabelle zeigt, dass bei der Verbrennung von 4 Gramm Wasserstoff 1143,3 KJ Wärme freigesetzt wird. Die Verbrennungswärme von Wasserstoff beträgt 285,83 KJ / g. Diese Werte können für Berechnungen in verschiedenen technischen und chemischen Anwendungen verwendet werden.
