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Entalpia delle reazioni-chimicamo

Entalpia delle reazioni. Esercizi svolti

  |   Chimica, Chimica Fisica, Termodinamica

L’ entalpia delle reazioni è correlata al rilascio o all’assorbimento di calore che si verifica nel loro corso.

Per misurare le variazioni di energia che si verificano nelle reazioni si utilizzano generalmente  funzioni di stato ovvero l’ entalpia delle reazioni

Nelle reazioni esotermiche si verifica una produzione di energia e quindi ΔH è negativo: i reagenti, infatti, hanno una maggiore energia rispetto ai prodotti. Ad esempio, la reazione di combustione del metano:

CH4(g) +2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g) a cui è associata una variazione di entalpia ΔH pari a – 890.4 kJ può essere anche scritta come:

CH4(g) +2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g)  + 890.4 kJ

Nelle reazioni endotermiche si verifica un assorbimento di energia e quindi ΔH è positivo: i reagenti, infatti, hanno una minore energia rispetto ai prodotti. Ad esempio, la reazione tra diossido di carbonio e acqua:

CO2(g) + H2O(g) → CH4(g) + 2 O2(g)  a cui è associata una variazione di entalpia ΔH pari a  890.4 kJ può essere anche scritta come:

CO2(g) + H2O(g) + 890.4 kJ → CH4(g) + 2 O2(g)

Per determinare il calore svolto o assorbito in una determinata reazione bisogna considerare il numero di moli che reagiscono: ad esempio nella reazione di combustione del metano 1 mole di CH4 reagisce con 2 moli di O2 per dare, oltre ai prodotti di reazione, una energia di 890.4 kJ.

Esercizi

1)  La decomposizione del sodio idrogeno solfato avviene secondo la reazione:

2 NaHSO4(s) → Na2SO4(s) + H2O(g) + SO3(g) a cui è associata una variazione di entalpia ΔH = – 231.3 kJ. Calcolare la quantità di energia sviluppata se si decompongono 3.60 g di NaHSO4.

La reazione, presentando una variazione negativa di entalpia è esotermica e può essere scritta come:

2 NaHSO4(s) → Na2SO4(s) + H2O(g) + SO3(g)  + 231.3 kJ

Le moli di NaHSO4 sono pari a 3.60 g/ 120.1 g/mol = 0.0300

Dai coefficienti stechiometrici si ha che dalla decomposizione di 2 moli di NaHSO4 si ottengono 231.3 kJ quindi, impostando la proporzione

2 : 231.3 = 0.0300 : x

si ha che dalla decomposizione di 0.0300 moli di NaHSO4 si ottengono

0.0300 mol· 231.3 kJ/ 2 mol = 3.47 kJ

2) L’idrazina reagisce con l’ossigeno secondo la reazione:

N2H4(l) + 3 O2(g) → 2 H2O(g) + 2 NO2(g) a cui è associata una variazione di entalpia ΔH = – 400 kJ. Calcolare il calore sviluppato se sono stati ottenuti 9.20 g di NO2(g).

La reazione, presentando una variazione negativa di entalpia è esotermica e può essere scritta come:

N2H4(l) + 3 O2(g) → 2 H2O(g) + 2 NO2(g) + 400 kJ

Le moli di NO2 sono quindi pari a 9.20 g /46.0 g/mol = 0.200

Dai coefficienti stechiometrici si ha che quando si ottengono 2 moli di NO2(g) si sviluppano 400 kJ quindi, impostando la proporzione

2 : 400 = 0.200 : x

si ha che quando si ottengono 0.200 moli di NO2 si sviluppano

0.200 mol · 400 kJ/ 2 mol = 40.0 kJ

Nelle appendici dei libri sono riportate le entalpie relative ad alcune reazioni come, ad esempio, la reazione:

2 CO(g) + O2(g) → 2 CO2(g)  per la quale ΔH = – 566 kJ

Nella risoluzione degli esercizi si deve tener presente che per la reazione che decorre da destra a sinistra ovvero 2 CO2(g)  → 2 CO(g) + O2(g) la variazione di entalpia ΔH è uguale, in valore assoluto a quella della reazione diretta ma ha segno opposto ovvero ΔH = + 566 kJ

 

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