Hemsida Ht2011 termokemi, kap1-2 Kemi B.pdf

Prov på tisdag
Idag genomgång av
- Upplösning av salter
- Reaktionshastighet
- Elevens val
KemiB
Ht11, NVBE10

VAD GICK LABORATIONEN UT PÅ?
Du skulle genom experiment och beräkningar bestämma den
energimängd som avges eller upptas när substansmängden 1 mol av
vart och ett av nedanstående ämnen löses i vatten:
– NaOH
– KNO 3
Upplösning av salter
Besvara frågorna i uppgift 2
Skriva en rapport och skicka in den fredag den 7/10

Kemisk energi omvandlas till värme
Vi betraktar en kemiska reaktion som ett system
Vid reaktion frigörs värme till omgivningen eller upptas
värme från omgivningen eller så händer ingenting.
Exoterm reaktion frigörs värme
Endoterm reaktion upptas värme
Vad hände i våra experiment?
När NaOH löses i H 2O höjdes temperaturen i vattnet
När KNO 3 löses i H 2O sänktes temperaturen i vattnet

Vattnets temperatur
Hur mycket vattnets temperaturen stiger
eller sjunker beror på:
- massan vatten
- hur mycket natriumhydroxid som vi löser
Vatten har en viss värmekapacitet (c)
För att höja temperaturen hos 1 kg vatten 1 grad måste vi
tillföra 4,19 kJ
Kalorimeter (termos): q= c∙ m∙T

Var kommer energi ifrån?
Bindningar bryts och nya bildas

Jonerna hydratiseras
Vilka bindningar bryts när salt löses i vatten?
Jonbindningarna bryts och jonerna lösgörs från
kristallgittret.
Vilka nya bindningar bildas?
Det bildas bindningar mellan jonerna och
vattenmolekylerna, jon-dipolbindningar.

Vad händer i bägaren?
Exempel NaOH i vatten:
1. Bindningar bryts mellan natrium och hydroxidjoner. Energi tas
från omgivningen.
2. Nya bindningar uppstår mellan natriumjoner och vattenmolekyler
och mellan hydroxidjoner och vattenmolekyler – jonerna
hydratiseras. Nu frigörs energi.
3. Vilket överväger; den värmemängd som frigörs eller den som tas
upp?
4. I fallet med natriumhydroxid frigörs värme totalt sett till
omgivningen, så här överväger det värme som frigörs då
bindningar skapas. Exoterm reaktion.

Vad händer i bägaren?

NaOH (s) + H 2O (l)
Vad händer i bägaren?
NaOH KNO 3
Na + (aq) + OH -
(aq)
KNO 3 (s) + H 2O (l)
K + K -
(aq) + NO3 (aq)
+ (aq) + NO3 (aq)
-

Drivkrafter till spontan reaktion
Ett system strävar mot minskad energi;
stabilare, starkare bindning
Vid exoterma reaktioner frigörs energi till omgivningen
och dessa processer är därför oftast spontana.
Hur förklara endoterm reaktion?
Om temperaturen är tillräckligt hög och ökad oordning
råder sker endoterma reaktioner spontant.
KNO 3? De hydratiserade jonerna vandrar ut i lösningen
och sprids på ett oordnat sätt.

1. Emk?
Elevens val
-Avgöra om en redoxreaktion är spontan m.h.a.
spänningsserien
-Räkna ut emk för en galvanisk cell

Hur vet man om en redoxreaktion
är spontan?
Behöver inte räkna ut G utan spänningsserien ger svar.
Oädlare metaller till vänster om väte
Oxidation- avge elektroner
Reduktion- ta upp elektroner

Elektrodpotenial och emk
Koppla ihop olika redoxpar
Ju längre ifrån desto högre emk
Referenscell- vätgaselektroden
Ex. redoxparen
Zn 2+ /Zn och Cu 2+ /Cu
-pol Zn (s) Zn 2+ (aq) + 2e - -0,76
+pol Cu 2+ (aq) + 2e - Cu(s) 0,34
Emk=E + - E - = 0,34-(-0,76)=1,10 V
Normalpotentialer
halvcellens reaktion normalpotential
Au + (aq) + e - « Au(s) +1,69 V
Ag + (aq) + e - « Ag(s) +0,80 V
Cu 2+ (aq) + 2 e - « Cu(s)
+0,34 V
Fe 2+ (aq)+ 2 e - « Fe(s) -0,44 V
Al 3+ (aq) + 3 e - « Al(s)
O 2(g) + 4 H + (aq) + 4 e - « 2H 2O(l)
Fe 3+ (aq) + e - « Fe 2+ (aq)
2 H + (aq) + 2 e - « H 2(g)
Zn 2+ (aq) + 2 e - « Zn(s)
Al 3+ (aq) + 3 e - « Al(s)
Mg 2+ (aq) + 2 e - « Al(s)
-1,68 V
+1,23 V
+0,77 V
0 V
-0,76 V
-1,66 V
-2,36 V
Na + (aq) + e - « Na(s) -2,71 V

3. Uppgift 7 ? Jämföra olika bränslen
a) Skriv formeln för förbränning av butan, C 4H 10, i syrgas. Antag att koldioxid och
gasformigt vatten bildas.
b) Beräkna ΔH med bindningsenergier för förbränningen av 1 mol butan (se tabell
nedan).
c) Hur mycket värme får man alltså ut per mol butan?
d) Hur mycket värme får man av 1g butan?
Elevens val
e) Hur mycket värme får man vid förbränning av 1 g vätgas i syrgas?
f) Vilket är det bästa bränslet av väte och butan räknat per massenhet?
-
Bindning Energi
(kJ/mol)
O-O (O2) 498
H-H (H2) 436
H-O (H2O) 464
N-H (NH3) 391
N=N (N2) 945

) Beräkna ΔH med bindningsenergier för
förbränningen av 1 mol butan.
C 4H 10 + 6,5 O 2 → 4 CO 2 + 5 H 2O
C-H, 10·413 O=O, 6,5·498 C=O, 2·4·805 H-O, 2·5·464
C-C, 3·347
Bindningar som bryts (energi tillförs, Ea): totalt 8408 kJ
Bindningar som bildas (energi frigörs): totalt 11088 kJ
Exoterm reaktion
Energi till omgivningen:
11088-8408=2672kJ
ΔH=- 2672 kJ/mol
-

d) Hur mycket värme får man av 1g butan?
Sökt: Värmemängd q
Givet: ΔH=- 2672 kJ/mol
n=m/M
m= 1g
M= 4·12+10=58 g/mol
Beräkning: n=0,01724 mol
q=n· ΔH=46 kJ
Svar: 46 kJ värme får man ut av 1g butan
-

e)Hur mycket värme får man vid förbränning av 1 g
vätgas i syrgas?
Sökt: Värmemängd q för 1 g vätgas
Räknar ut först q (reaktion)
Givet: 2H 2 + O 2 → 2H 2O
H-H, 2·436 O=O, 498 H-O, 2·2·464
Bindningar som bryts (energi tillförs, Ea): totalt 1370 kJ
Bindningar som bildas (energi frigörs): totalt 1856 kJ
Exoterm reaktion
Energi till omgivningen:1856-1370=486kJ
q (reaktion)=- 486 kJ
ΔH =- 486 kJ/2= -243 kJ/mol
-

e)Hur mycket värme får man vid förbränning av 1 g
vätgas i syrgas?
Räknar ut q för 1g vätgas
Givet: n=m/M
m= 1g
M(H 2)= 2 g/mol
Beräkning: n=1/2=0,5 mol
q=n· ΔH=0,5 mol·243 kJ/mol=121,5kJ
Svar: 121,5kJ värme får man ut av 1g vätgas
f) Bästa bränslet?
Svar: Väte eftersom
121,5kJ värme får man ut av 1g vätgas
46 kJ värme får man ut av 1g butan
-