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

Per favore non bloccare gli annunci su questo sito web.
Nessuna pubblicità = niente soldi per noi = niente roba gratis per te!

Calore molare di combustione (entalpia molare di combustione) di alcune sostanze comuni usate come combustibili

Gli idrocarburi, come gli alcani, e gli alcoli, come gli alcanoli, possono essere usati come combustibili.

Quando un alcano subisce una combustione completa in un eccesso di ossigeno, i prodotti della reazione sono anidride carbonica (CO2(g)) e acqua (H2O(g) che si condensa in H2O(l) a temperatura e pressione ambiente).

alcano + eccesso di ossigeno gassoso → anidride carbonica gassosa + vapore acqueo

Il calore molare di combustione dell’alcano (entalpia molare di combustione dell’alcano) è la quantità di energia termica rilasciata quando 1 mole di alcano brucia in eccesso di ossigeno gassoso.

Quando un alcano subisce una combustione completa in eccesso di ossigeno gassoso, i prodotti della reazione sono anidride carbonica (CO2(g)) e acqua (H2O(g) che si condensa in H2O(l) a temperatura e pressione ambiente).

alcanolo + eccesso di ossigeno gassoso → anidride carbonica gassosa + vapore acqueo

Il calore molare di combustione dell’alcanolo (entalpia molare di combustione dell’alcanolo) è la quantità di energia termica rilasciata quando 1 mole di alcanolo brucia in eccesso di ossigeno gassoso.

Per determinare il calore molare della combustione, dobbiamo essere in grado di determinare quante moli della sostanza sono state consumate nella reazione di combustione, quindi la sostanza deve essere una sostanza pura.1

Il calore molare di combustione (entalpia molare di combustione) di alcuni alcani e alcoli comuni usati come combustibili è tabulato di seguito in unità di kilojoule per mole (kJ mol-1)2.

Si noti che le equazioni chimiche che rappresentano ciascuna delle reazioni di combustione è bilanciata in modo che venga usata 1 mole della sostanza combusta, il combustibile.
La reazione di combustione avviene in eccesso di gas ossigeno, eccesso di O2(g), quindi va bene usare frazioni di O2(g) per bilanciare l’equazione perché siamo davvero interessati solo all’energia rilasciata per mole di combustibile, non per mole di gas ossigeno.

Dalla tabella vediamo che 1 mole di gas metano, CH4(g), subisce una combustione completa in eccesso di gas ossigeno rilasciando 890 kJ di calore.
Il calore molare di combustione del gas metano è dato nella tabella come un valore positivo, 890 kJ mol-1.
La variazione entalpica per la combustione del gas metano è data nella tabella come un valore negativo, ΔH = -890 kJ mol-1, perché la reazione produce energia (è una reazione esotermica).
Potremmo scrivere un’equazione chimica per rappresentare la combustione di 1 mole di gas metano come:

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

Ma quanta energia si libera se 2 moli di metano subiscono una combustione completa?
Quando scriviamo un’equazione chimica per questa reazione dobbiamo moltiplicare ogni termine per due ( × 2)compreso il valore di 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 moli di metano brucerebbero completamente per rilasciare 2 × 890 = 1780 kJ di calore.

Allo stesso modo, se abbiamo solo mezza mole di gas metano che subisce una combustione completa dobbiamo moltiplicare ogni termine dell’equazione chimica, compreso il valore di ΔH, per ½ come mostrato nelle equazioni chimiche qui sotto:

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 mole di metano brucerebbe per rilasciare ½ × 890 = 445 kJ di calore.

In generale, la quantità di energia termica rilasciata dalla combustione di n moli di combustibile è uguale al valore del calore molare di combustione del combustibile moltiplicato per le moli di combustibile bruciate

calore rilasciato (kJ) = n (mol) × entalpia molare di combustione (kJ mol-1)

(Vedi il tutorial Calcoli di variazione dell’entalpia per una reazione chimica per altri esempi di questo tipo di calcoli)

In questa sezione abbiamo visto come usare le tabelle dei valori dell’entalpia molare di combustione delle sostanze pure per calcolare quanta energia termica verrebbe rilasciata quando quantità note della sostanza vengono combuste in eccesso di ossigeno.
Ma da dove vengono questi valori?
I valori dell’entalpia molare della combustione possono essere determinati usando esperimenti di laboratorio.
Nella prossima sezione discuteremo un esperimento che potresti fare per determinare il calore molare della combustione di un alcol.