Entalpia nelle reazioni. Esercizi svolti

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 x 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 x 400 kJ/ 2 mol = 40.0 kJ

Nelle appendici dei libri vengono 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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Author: Chimicamo

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