Entalpia: esercizi svolti

Prima di affrontare la soluzione di alcuni esercizi di termodinamica ricordiamo alcune relazioni fondamentali:

ΔG = ΔH – TΔS

ΔG° = ΔH° – TΔS°

ΔG° = Σ n ΔGf°prodotti – Σ n ΔGf°reagenti

ΔS° = Σ n ΔS°prodotti – Σ n ΔS°reagenti

ΔH° = Σ n ΔH°prodotti – Σ n ΔH°reagenti

ΔG = ΔG° + RT ln Q

Esercizi svolti.

1) Usando i valori termodinamici tabulati calcolare la variazione di entalpia della reazione di formazione dell’acqua a partire da idrogeno e ossigeno gassosi.

La reazione chimica da prendere in considerazione è:

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O + calore

Dai valori tabulati ΔH°(formazione) H2O(l) = – 285.83 kJ/mol

Poiché ΔH°(formazione) degli elementi nel loro stato standard è pari a zero si ha ΔH°(formazione) H2(gas)= ΔH°(formazione)O2(gas)= 0

ΔH° = Σ n ΔH°prodotti – Σ n ΔH°reagenti = – 285.83 kJ

 2) Usando i valori termodinamici tabulati calcolare la variazione di entalpia della reazione di combustione del metano gassoso secondo la reazione:

CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g) + calore

Dai valori tabulati ΔH°(formazione) si ha:

ΔH°(formazione) CH4(g) = – 74.87 kJ/mol

ΔH°(formazione) O2(g) = 0 kJ/mol

ΔH°(formazione) H2O(l) = – 285.83 kJ/mol

ΔH°(formazione) CO2(g) = – 393.51 kJ/mol

Applicando l’equazione ΔH° = Σ n ΔH°prodotti – Σ n ΔH°reagenti  si ottiene:

ΔH° = [2 ∙ ( – 285.83) + (- 395.51)] – [ ( 2 ∙ 0 ) + (- 74.87)] = – 890.3 kJ

 

3) Usando i valori termodinamici tabulati calcolare il calore prodotto quando vengono bruciati 0.500 Kg di 2-propanolo sapendo che i prodotti di reazione sono anidride carbonica e acqua. Si assuma un eccesso di ossigeno.

La reazione bilanciata di combustione del 2-propanolo è:

2 C3H8O (l) + 9 O2(g) →6  CO2(g) + 8 H2O(g) + calore

Calcoliamo le moli di 2-propanolo attraverso il peso molecolare:

0.500 Kg = 500 g

Moli di 2-propanolo = 500 g/ 60.084 g/mol = 8.3

Dai valori tabulati ΔH°(formazione) si ha:

ΔH°(formazione) C3H8O = – 318.2 kJ/mol

ΔH°(formazione) O2(g) = 0 kJ/mol

ΔH°(formazione) H2O(l) = – 285.83 kJ/mol

ΔH°(formazione) CO2(g) = – 393.51 kJ/mol

Applicando l’equazione ΔH° = Σ n ΔH°prodotti – Σ n ΔH°reagenti  si ottiene:

ΔH° = [6 ∙ (- 393.51) + 8 ∙ (- 285.83)] – [ 2 ∙ (- 318.2) + 9 ( 0)] = – 4011.3 kJ/mol

Tale valore è riferito alla combustione di 2 moli di 2-propanolo pertanto il calore sviluppato dalla combustione di 8.3 moli di 2-propanolo è pari a: 8.3 ∙ ( – 4011.3) / 2 = 16646 kJ

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Author: Chimicamo

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