Molar Enthalpy spalania paliw lub ciepło molowe spalania paliw Chemia Samouczek
Proszę nie blokować reklam na tej stronie.
Brak reklam = brak pieniędzy dla nas = brak darmowych rzeczy dla Ciebie!
Molarne ciepło spalania (molowa entalpia spalania) niektórych powszechnych substancji używanych jako paliwa
Węglowodory, takie jak alkany, i alkohole, takie jak alkany, mogą być używane jako paliwa.
Kiedy alkan ulega całkowitemu spaleniu w gazowym nadmiarze tlenu, produktami reakcji są dwutlenek węgla (CO2(g)) i woda (H2O(g), która skrapla się do H2O(l) w temperaturze i ciśnieniu pokojowym).
alkan + nadmiar tlenu → gazowy dwutlenek węgla + para wodna
Ciepło molowe spalania alkanu (molowa entalpia spalania alkanu) to ilość energii cieplnej wydzielonej podczas spalania 1 mola alkanu w nadmiarze tlenu.
Kiedy alkanol ulega całkowitemu spaleniu w nadmiarze tlenu, produktami reakcji są dwutlenek węgla (CO2(g)) i woda (H2O(g), która skrapla się do H2O(l) w temperaturze i ciśnieniu pokojowym).
alkanol + nadmiar tlenu → gazowy dwutlenek węgla + para wodna
Ciepło molowe spalania alkanolu (molowa entalpia spalania alkanolu) to ilość energii cieplnej uwolnionej podczas spalania 1 mola alkanolu w nadmiarze tlenu.
Aby wyznaczyć molowe ciepło spalania, musimy być w stanie określić, ile moli substancji zostało zużytych w reakcji spalania, więc substancja musi być substancją czystą.1
Molowe ciepło spalania (molowa entalpia spalania) niektórych popularnych alkanów i alkoholi używanych jako paliwa jest zestawione poniżej w jednostkach kilodżuli na mol (kJ mol-1)2.
Zauważ, że równania chemiczne reprezentujące każdą z reakcji spalania są zrównoważone tak, że 1 mol substancji spalanej, paliwa, jest używany.
Reakcja spalania zachodzi w nadmiarze tlenu, nadmiarze O2(g), więc użycie ułamków O2(g) do zbilansowania równania jest całkiem OK, ponieważ tak naprawdę interesuje nas tylko energia uwolniona na mol paliwa, a nie na mol tlenu.
| Substancja (paliwo) |
Molarne ciepło spalania (kJ mol-1) |
Reakcja spalania | ΔHreakcji (kJ mol-.1) |
|---|---|---|---|
| metan | 890 | CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) | ΔH = -.890 |
| etan | 1560 | C2H6(g) + 7/2O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) | ΔH = -.1560 |
| propan | 2220 | C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l) | ΔH = -.2220 |
| butan | 2874 | C4H10(g) + 13/2O2(g) → 4CO2(g) + 5H2O(l) | ΔH = -.2874 |
| oktan | 5460 | C8H18(g) + 25/2O2(g) → 8CO2(g) + 9H2O(l) | ΔH = -.5460 |
| metanol (alkohol metylowy) |
726 | CH3OH(l) + 3/2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) | ΔH = -.726 |
| etanol (alkohol etylowy) |
1368 | C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) | ΔH = -1368 |
| propan-1-ol (1-propanol) |
2021 | C3H7OH(l) + 9/2O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l) | ΔH = -2021 |
| butan-1-ol (1-butanol) |
2671 | C4H9OH(l) + 6O2(g) → 4CO2(g) + 5H2O(l) | ΔH = -2671 |
Z tabeli widzimy, że 1 mol metanu gazowego, CH4(g), ulega całkowitemu spaleniu w nadmiarze tlenu uwalniając 890 kJ ciepła.
Molowe ciepło spalania gazu metanowego podane jest w tabeli jako wartość dodatnia, 890 kJ mol-1.
Zmiana entalpii dla spalania metanu jest podana w tabeli jako wartość ujemna, ΔH = -890 kJ mol-1, ponieważ reakcja wytwarza energię (jest to reakcja egzotermiczna).
Możemy napisać równanie chemiczne przedstawiające spalanie 1 mola metanu jako:
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) ΔH = -890 kJ mol-1
Ale ile energii wydzieli się, jeśli całkowitemu spaleniu ulegną 2 mole metanu?
Gdy napiszemy równanie chemiczne dla tej reakcji, musimy pomnożyć każdy człon przez dwa ( × 2), włączając w to wartość 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 mole metanu uległyby całkowitemu spaleniu, uwalniając 2 × 890 = 1780 kJ ciepła.
Podobnie, jeśli mamy tylko pół mola metanu, który ulega całkowitemu spaleniu, musimy pomnożyć każdy wyraz w równaniu chemicznym, w tym wartość ΔH, przez ½, jak pokazano w poniższych równaniach chemicznych:
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 mola metanu spali się, wydzielając ½ × 890 = 445 kJ ciepła.
Ogólnie rzecz biorąc, ilość energii cieplnej uwolnionej w wyniku spalania n moli paliwa jest równa wartości molowego ciepła spalania paliwa pomnożonej przez moli spalanego paliwa
uwolnione ciepło (kJ) = n (mol) × molowa entalpia spalania (kJ mol-1)
(Zobacz Enthlapy Change Calculations for a Chemical Reaction Tutorial dla więcej przykładów tego typu obliczeń)
W tej sekcji spojrzeliśmy na to, jak korzystać z tabel wartości dla molowej entalpii spalania czystych substancji, aby obliczyć, ile energii cieplnej zostanie uwolnione, gdy znane ilości substancji zostały spalone w nadmiarze tlenu.
Ale skąd pochodzą te wartości?
Wartości molowej entalpii spalania mogą być określone przy użyciu eksperymentów laboratoryjnych.
W następnej sekcji omówimy eksperyment, który możesz wykonać, aby określić molowe ciepło spalania alkoholu.
Czy wiesz o tym?
Dołącz do AUS-e-TUTE!
Zagraj w grę teraz!
.