Molar Enthalpy of Combustion of Fuels or Molar Heat of Combustion Fuels Chemistry Tutorial

Molar Enthalpy of Combustion of Fuels or Molar Heat of Combustion Fuels Chemistry Tutorial

Bloker venligst ikke annoncer på dette websted.
Ingen annoncer = ingen penge til os = ingen gratis ting til dig!

Molær forbrændingsvarme (molær enthalpi af forbrænding) af nogle almindelige stoffer, der anvendes som brændsler

Kulbrinter, såsom alkaner, og alkoholer, såsom alkanoler, kan anvendes som brændsler.

Når en alkan undergår fuldstændig forbrænding i et overskud af iltgas, er reaktionsprodukterne kuldioxid (CO2(g)) og vand (H2O(g), der ved stuetemperatur og -tryk kondenserer til H2O(l)).

alkan + iltoverskud → kuldioxidgas + vanddamp

Alkanens molære forbrændingsvarme (alkanens molære forbrændingsenthalpi) er den mængde varmeenergi, der frigives, når 1 mol af alkanen forbrændes i iltoverskud gas.

Når en alkanol gennemgår en fuldstændig forbrænding i et overskud af iltgas, er reaktionsprodukterne kuldioxid (CO2(g)) og vand (H2O(g), som vil kondensere til H2O(l) ved stuetemperatur og -tryk).

alkanol + iltoverskud → kuldioxidgas + vanddamp

Alkanolens molære forbrændingsvarme (alkanolens molære forbrændingsenthalpi) er den mængde varmeenergi, der frigives, når 1 mol af alkanol forbrændes i iltoverskud.

For at kunne bestemme den molære forbrændingsvarme skal vi kunne bestemme, hvor mange mol af stoffet der blev forbrugt i forbrændingsreaktionen, så stoffet skal være et rent stof.1

Den molære forbrændingsvarme (molær forbrændingsenthalpi) for nogle almindelige alkaner og alkoholer, der anvendes som brændstoffer, er angivet i nedenstående tabel i enheder af kilojoule pr. mol (kJ mol-1)2.

Bemærk, at de kemiske ligninger, der repræsenterer hver af forbrændingsreaktionerne, er afbalanceret, så der anvendes 1 mol af det stof, der forbrændes, dvs. brændstoffet.
Forbrændingsreaktionen sker i overskud af iltgas, overskud af O2(g), så det er helt OK at bruge brøkdele af O2(g) til at afbalancere ligningen, fordi vi i virkeligheden kun er interesseret i den energi, der frigives pr. mol brændstof, ikke pr. mol iltgas.

Af tabellen kan vi se, at 1 mol metangas, CH4(g), gennemgår en fuldstændig forbrænding i et overskud af iltgas, der frigiver 890 kJ varme.
Den molære forbrændingsvarme for metangas er i tabellen angivet som en positiv værdi, 890 kJ mol-1.
Enthalpiændringen for forbrændingen af metangas er i tabellen angivet som en negativ værdi, ΔH = -890 kJ mol-1, fordi reaktionen producerer energi (det er en exoterm reaktion).
Vi kunne skrive en kemisk ligning for at repræsentere forbrændingen af 1 mol metangas som:

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) ΔH = -890 kJ mol-1

Men hvor meget energi frigives, hvis 2 mol metangas gennemgår en fuldstændig forbrænding?
Når vi skriver en kemisk ligning for denne reaktion, skal vi gange hvert udtryk med to ( × 2)herunder værdien af ΔH:

2 × CH4(g) + 2 × 2O2(g) → 2 × CO2(g) + 2 × 2H2O(g) ΔH = 2 × -890 kJ mol-1

2CH4(g) + 4O2(g) → 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH = -1780 kJ mol-1

2 mol metan ville forbrænde fuldstændigt og frigøre 2 × 890 = 1780 kJ varme.

På samme måde, hvis vi kun har et halvt mol metangas, der undergår en fuldstændig forbrænding, skal vi gange hvert udtryk i den kemiske ligning, herunder værdien af ΔH, med ½ som vist i de kemiske ligninger nedenfor:

½ × CH4(g) + ½ × 2O2(g) → ½ × CO2(g) + ½ × 2H2O(g) ΔH = ½ × -890 kJ mol-1

½CH4(g) + O2(g) → ½CO2(g) + H2O(g) ΔH = -445 kJ mol-1

½ mol metan ville ved forbrænding frigive ½ × 890 = 445 kJ varme.

Generelt, er den mængde varmeenergi, der frigives ved forbrænding af n mol brændstof, lig med værdien af brændstoffets molære forbrændingsvarme multipliceret med de forbrændte mol brændstof

frigivet varme (kJ) = n (mol) × molær forbrændingsenthalpi (kJ mol-1)

(Se instruktionsbogen Beregninger af enthalpiforandringer for en kemisk reaktion for at få flere eksempler på disse typer beregninger)

I dette afsnit så vi på, hvordan man kan bruge tabeller med værdier for den molære forbrændingsenthalpi for rene stoffer til at beregne, hvor meget varmeenergi der ville blive frigivet, når kendte mængder af stoffet blev forbrændt i et iltoverskud af gas.
Men hvor kommer disse værdier fra?
Værdierne for molær forbrændingsenthalpi kan bestemmes ved hjælp af laboratorieforsøg.
I næste afsnit vil vi diskutere et forsøg, som du kan udføre for at bestemme den molære forbrændingsvarme for en alkohol.