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Home Stechiometria

Calore di combustione. Esercizi svolti

di Chimicamo
21 Agosto 2021
in Stechiometria, Termodinamica
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Calore di combustione. Esercizi svolti-chimicamo

Calore di combustione. Esercizi svolti-chimicamo

Il calore di combustione può essere calcolato dall'entalpia standard di formazione (ΔH f °) delle sostanze coinvolte nella reazione, dati come valori tabulati.

La combustione è un processo chimico che avviene con sviluppo di calore ( reazione esotermica) in cui la variazione di entalpia ΔH°c è minore di zero. Una reazione di combustione avviene tra un combustibile e un comburente, in genere l'ossigeno. La velocità con la quale si combinano i reagenti è elevata in quanto il calore sviluppato accelera la reazione stessa.  L'entalpia standard di combustione ΔH°c è la variazione di entalpia per mole di sostanza che brucia in condizioni standard.

Nel corso di una combustione di un composto organico si ottengono CO2 e H2O se la combustione è completa, ovvero se avviene in eccesso di ossigeno, mentre se la combustione avviene in difetto di ossigeno (combustione incompleta) i prodotti di reazione sono CO e H2O.

Tabella dei valori dell'entalpia standard di combustione a 25°C

Sostanza Formula ΔH°c  kJ/mol
Benzene C6H6 -3268
Carbonio C(s) -394
Etanolo CH3CH2OH – 1368
Etino CH≡CH -1300
Glucosio C6H12O6 -2808
Idrogeno H2 -286
Metano CH4 -890
Ottano CH3 (CH2 )6CH3 -5471
Propano CH3CH2CH3 -2220

 

Esercizi svolti

1) Calcolare la quantità di benzene che occorre bruciare  per riscaldare 3.00  Kg di acqua dalla temperatura di 30 alla temperatura di 40°C.

Il calore specifico dell'acqua è pari a 4.186 J/g°C

La quantità di calore necessaria è pertanto:

Q = 3000 g ∙ 4.186 ( 40 – 30)=  1.26 ∙ 105 J = 126  kJ

Poiché dalla combustione di 1 mole di benzene si ottengono 3268 kJ si ha:

moli di benzene necessarie = 126/ 3268 = 0.0386

massa di benzene necessaria= 0.0386 mol ∙ 78.11 g/mol= 3.01 g

2) Calcolare i grammi di ossigeno necessari per produrre, in una reazione di combustione con l'ottano  8000 kJ.

La reazione di combustione bilanciata è la seguente:

2 CH3 (CH2 )6CH3 + 25 O2 → 16 CO2 + 18 H2O

LEGGI ANCHE   Indicatori di pH. Esercizi svolti

Sappiamo che dalla combustione di una mole di ottano si producono 5471 kJ quindi per ottenere 8000 kJ sono necessarie :

8000/ 5471 = 1.46 moli di ottano

Il rapporto stechiometrico tra ottano e ossigeno è di 2:25 quindi occorreranno 1.46 x 25/2 =18.3 moli di ossigeno

Massa di ossigeno = 18.3 mol ∙ 31.998 g/mol = 585.6 g

3)  Calcolare la massa di propano necessaria per ottenere 350 kJ.

La reazione  bilanciata è la seguente:

CH3CH2CH3 + 5 O2  → 3 CO2 + 4 H2O

Sappiamo che dalla combustione di una mole di propano si producono 2220 kJ quindi per ottenere 350 kJ sono necessarie :

350/ 2220 = 0.158  moli di propano

ADVERTISEMENTS

Massa di propano = 0.158 mol ∙ 44.09 g/mol = 6.95 g

4) Calcolare la massa di acqua che si ottiene dalla combustione dell'etino se si sono ottenuti 2000 kJ

La reazione di combustione bilanciata è la seguente:

2 CH≡CH + 5 O2 → 4 CO2 + 2 H2O

Sappiamo che dalla combustione di una mole di etino si producono 1300 kJ quindi per ottenere 2000 kJ sono necessarie : 2000/ 1300 = 1.54  moli di propano

Il rapporto stechiometrico tra etino e acqua è di 1:1 quindi si produrranno 1.54 moli di acqua

Massa di acqua = 1.54 mol ∙ 18.02 g/mol= 27.7 g

5) Calcolare il volume di CO2 alla pressione di 1.20 atm e alla temperatura di 300 K che si ottiene dalla combustione del glucosio se si sono ottenuti 4000 kJ

La reazione di combustione bilanciata è la seguente:

C6H12O6  +6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O

Sappiamo che dalla combustione di una mole di glucosio si ottengono 2808 kJ quindi per ottenere 4000 kJ sono necessarie :

4000/ 2808 = 1.42  moli di glucosio

Il rapporto stechiometrico tra glucosio e CO2 è di 1:6 quindi saranno prodotte 1.42 ∙ 6 =8.52 moli di CO2

Volume di CO2 = nRT/p = 8.52 ∙ 0.08206 · 300 / 1.20 = 175 L

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Tags: entalpia standard di combustioneetinoglucosioreazioni esotermiche

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Massimiliano Balzano, ideatore e creatore di questo sito; dottore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’Università Federico II di Napoli. Da sempre amante della chimica, è cultore della materia nonché autodidatta. Diplomato al Liceo Artistico Giorgio de Chirico di Torre Annunziata.


Maurizia Gagliano, ha collaborato alla realizzazione del sito. Laureata in Chimica ed iscritta all’Ordine professionale. Ha superato il concorso ordinario per esami e titoli per l’insegnamento di Chimica e Tecnologie Chimiche. Docente.

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