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

Vänligen blockera inte annonser på denna webbplats.
Inga annonser = inga pengar för oss = inga gratis saker för dig!

Molär förbränningsvärme (molar entalpi för förbränning) för några vanliga ämnen som används som bränslen

Kolväten, såsom alkaner, och alkoholer, såsom alkanoler, kan användas som bränslen.

När en alkan genomgår fullständig förbränning i ett överskott av syrgas är reaktionsprodukterna koldioxid (CO2(g)) och vatten (H2O(g) som kondenserar till H2O(l) vid rumstemperatur och tryck).

alkan + syreöverskott → koldioxidgas + vattenånga

Alkanens molära förbränningsvärme (alkanens molära förbränningsenthalpi) är den mängd värmeenergi som frigörs när 1 mol av alkanen förbränns i syreöverskott.

När en alkanol genomgår fullständig förbränning i ett överskott av syrgas är reaktionsprodukterna koldioxid (CO2(g)) och vatten (H2O(g) som kommer att kondensera till H2O(l) vid rumstemperatur och tryck).

alkanol + syreöverskott → koldioxidgas + vattenånga

Alkanolens molära förbränningsvärme (alkanolens molära förbränningsenthalpi) är den mängd värmeenergi som frigörs när 1 mol alkanol förbränns i syreöverskott.

För att bestämma den molära förbränningsvärmen måste vi kunna bestämma hur många mol av ämnet som förbrukades i förbränningsreaktionen, så ämnet måste vara ett rent ämne.1

Den molära förbränningsvärmen (molär förbränningsenthalpi) för några vanliga alkaner och alkoholer som används som bränslen är tabellerade nedan i enheterna kilojoule per mol (kJ mol-1)2.

Observera att de kemiska ekvationerna som representerar var och en av förbränningsreaktionerna är balanserade så att 1 mol av det ämne som förbränns, bränslet, används.
Förbränningsreaktionen sker i överskott av syrgas, överskott av O2(g), så det är helt OK att använda fraktioner av O2(g) för att balansera ekvationen eftersom vi egentligen bara är intresserade av den energi som frigörs per mol av bränslet, inte per mol av syrgas.

Av tabellen ser vi att 1 mol metangas, CH4(g), genomgår en fullständig förbränning i ett överskott av syrgas och frigör 890 kJ värme.
Den molära förbränningsvärmen för metangas anges i tabellen som ett positivt värde, 890 kJ mol-1.
Enthalpiförändringen för förbränning av metangas anges i tabellen som ett negativt värde, ΔH = -890 kJ mol-1, eftersom reaktionen producerar energi (det är en exoterm reaktion).
Vi skulle kunna skriva en kemisk ekvation för att representera förbränningen av 1 mol metangas på följande sätt:

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

Men hur mycket energi frigörs om 2 mol metangas genomgår fullständig förbränning?
När vi skriver en kemisk ekvation för denna reaktion måste vi multiplicera varje term med två ( × 2)inklusive värdet på 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 skulle förbrännas fullständigt och frigöra 2 × 890 = 1780 kJ värme.

På samma sätt, om vi bara har en halv mol metangas som genomgår fullständig förbränning måste vi multiplicera varje term i den kemiska ekvationen, inklusive värdet på ΔH, med ½ enligt de kemiska ekvationerna nedan:

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 skulle förbrännas och frigöra ½ × 890 = 445 kJ värme.

I allmänhet, Den mängd värmeenergi som frigörs vid förbränning av n mol bränsle är lika med värdet av bränslets molära förbränningsvärme multiplicerat med antalet mol förbränt bränsle

frigjord värme (kJ) = n (mol) × molär förbränningsenthalpi (kJ mol-).1)

(Se instruktionsboken Beräkningar av enthalpiförändringar för en kemisk reaktion för fler exempel på dessa typer av beräkningar)

I det här avsnittet tittade vi på hur man kan använda tabeller med värden för den molära förbränningsenthalpin för rena ämnen för att beräkna hur mycket värmeenergi som frigörs när kända mängder av ämnet förbränns i överskottsgas av syre.
Men varifrån kommer dessa värden?
Värden för molär entalpi för förbränning kan bestämmas med hjälp av laboratorieexperiment.
I nästa avsnitt diskuterar vi ett experiment som du kan göra för att bestämma den molära förbränningsvärmen för en alkohol.