Kalorimetri dan Aliran Panas: Masalah Kimia yang Dikerjakan

Kalorimetri adalah studi tentang perpindahan panas dan perubahan keadaan akibat reaksi kimia, transisi fase, atau perubahan fisik. Alat yang digunakan untuk mengukur perubahan panas adalah kalorimeter. Dua jenis kalorimeter yang populer adalah kalorimeter cangkir kopi dan kalorimeter bom.

Masalah-masalah ini menunjukkan bagaimana menghitung perpindahan panas dan perubahan entalpi menggunakan data kalorimeter. Saat mengatasi masalah ini, tinjau bagian pada cangkir kopi dan kalorimetri bom dan hukum termokimia.

Reaksi asam-basa berikut dilakukan dalam kalorimeter cangkir kopi:

• H⁺(aq) + OH^-(aq) → H₂O (l)

Suhu 110 g air naik dari 25,0 C menjadi 26,2 C ketika 0,10 mol H⁺ direaksikan dengan 0,10 mol OH^-.

• Hitung q_air
• Hitung ΔH untuk reaksi
• Hitung ΔH jika 1,00 mol OH^- bereaksi dengan 1,00 mol H⁺

Gunakan persamaan ini:

• q = (panas spesifik) x m x Δt

Di mana q adalah aliran panas, m adalah massa dalam gram, dan ist adalah perubahan suhu. Memasukkan nilai-nilai yang diberikan dalam masalah, Anda mendapatkan:

• q_air = 4.18 (J / g · C;) x 110 g x (26.6 C - 25.0 C)
• q_air = 550 J
• ΔH = - (q_air) = - 550 J

Anda tahu bahwa ketika 0,010 mol H⁺ atau OH^- bereaksi, ΔH adalah - 550 J:

• 0,010 mol H⁺ ~ -550 J

Oleh karena itu, untuk 1,00 mol H⁺ (atau OH^-):

• ΔH = 1,00 mol H⁺ x (-550 J / 0,010 mol H⁺)
• ΔH = -5,5 x 10⁴ J
• ΔH = -55 kJ

• 550 J (Pastikan memiliki dua sosok penting.)
• -550 J
• -55 kJ

Ketika sampel 1.000 g bahan bakar roket hidrazin, N₂H₄, dibakar dalam kalorimeter bom, yang berisi 1.200 g air, suhunya naik dari 24,62 C menjadi 28,16 C. Jika C untuk bom adalah 840 J / C, hitung:

• q_reaksi untuk pembakaran sampel 1 gram
• q_reaksi untuk pembakaran satu mol hidrazin dalam kalorimeter bom

Untuk kalorimeter bom, gunakan persamaan ini:

• q_reaksi = - (qwater + qbomb)
• q_reaksi = - (4,18 J / g · C x air x Δt + C x Δt)
• q_reaksi = - (4,18 J / g · C x air + C) Δt

Di mana q adalah aliran panas, m adalah massa dalam gram, dan ist adalah perubahan suhu. Memasukkan nilai yang diberikan dalam masalah:

• q_reaksi = - (4,18 J / g · C x 1200 g + 840 J / C) (3,54 C)
• q_reaksi = -20.700 J atau -20,7 kJ

Anda sekarang tahu bahwa 20,7 kJ panas dikembangkan untuk setiap gram hidrazin yang dibakar. Menggunakan tabel periodik mendapatkan bobot atom, hitung bahwa satu mol hidrazin, N₂H₄, berat 32,0 g. Karena itu, untuk pembakaran satu mol hidrazin:

• q_reaksi = 32,0 x -20,7 kJ / g
• q_reaksi = -662 kJ

• -20,7 kJ
• -662 kJ