5.E: Thermochemistry (Mazoezi)

5.1: Misingi ya Nishati

Q5.1.1

Mechi inayowaka na bonfire inaweza kuwa na joto sawa, lakini huwezi kukaa karibu na mechi inayowaka jioni ya kuanguka ili kukaa joto. Kwa nini?

S5.1.1

Joto la gramu 1 ya kuni inayowaka ni takriban sawa kwa mechi na bonfire. Hii ni mali kubwa na inategemea vifaa (kuni). Hata hivyo, kiasi cha jumla cha joto zinazozalishwa hutegemea kiasi cha nyenzo; hii ni mali kubwa. Kiasi cha kuni katika bonfire ni kubwa zaidi kuliko ile katika mechi; jumla ya joto zinazozalishwa pia ni kubwa zaidi, ndiyo sababu tunaweza kukaa karibu na bonfire kukaa joto, lakini mechi ingeweza kutoa joto la kutosha kutuzuia kupata baridi.

Q5.1.2

Kuandaa meza kutambua mabadiliko kadhaa ya nishati yanayotokea wakati wa operesheni ya kawaida ya gari.

Q5.1.3

Eleza tofauti kati ya uwezo wa joto na joto maalum la dutu.

S5.1.3

Uwezo wa joto unamaanisha joto linalohitajika kuongeza joto la wingi wa dutu 1 shahada; joto maalum linamaanisha joto linalohitajika kuongeza joto la gramu 1 ya dutu 1 shahada. Hivyo, uwezo wa joto ni mali kubwa, na joto maalum ni moja kubwa.

Q5.1.4

Tumia uwezo wa joto, katika joules na kalori kwa shahada, ya yafuatayo:

1. 28.4 g ya maji
2. 1.00 oz ya risasi

Q5.1.5

Tumia uwezo wa joto, katika joules na kalori kwa shahada, ya yafuatayo:

1. 45.8 g ya gesi ya nitrojeni
2. 1.00 pound ya chuma alumini

S5.1.5

1. 47.6 J/°C; 11.38 cal ^{°C -1};
2. 407 J/°C; 97.3 cal ^{°C -1}

Q5.1.6

Kiasi gani cha joto, katika joules na katika kalori, lazima liongezwe kwenye kizuizi cha chuma cha 75.0—g chenye joto maalum la 0.449 J/g °C ili kuongeza joto lake kutoka 25 °C hadi joto lake la kuyeyuka la 1535 °C?

S5.1.6

\(q=mCΔ°T\)

\(q=(75.0g)\times(\dfrac{0.449\:J}{g\:°C})\times(1,510°K) = 50,800J\)

50,800 J; 12,200 kcal

Q5.1.7

Kiasi gani cha joto, katika joules na katika kalori, kinahitajika kuchoma mchemraba wa barafu 28.4 g (1-oz) kutoka -23.0 °C hadi -1.0 °C?

S5.1.7

1310 J; 313 cal

Q5.1.8

Je! Joto la 275 g ya maji litaongezeka kiasi gani ikiwa joto la 36.5 kJ lingeongezwa?

S5.1.8

ΔT ^° = 31.7° C

Q5.1.9

Ikiwa joto la 14.5 kJ ziliongezwa kwa 485 g ya maji ya kioevu, joto lake lingeongezeka kiasi gani?

S5.1.9

7.15 °C

Q5.1.10

Kipande cha dutu haijulikani kina uzito wa 44.7 g na inahitaji 2110 J kuongeza joto lake kutoka 23.2 °C hadi 89.6 °C.

1. Je! Ni joto gani la dutu hii?
2. Ikiwa ni moja ya vitu vinavyopatikana katika Jedwali, ni nini utambulisho wake uwezekano?

S5.1.10

a.) Tatua kwa joto maalum\(C\) na ulinganishe maadili na chati

\(q=mCΔ°T\)

\(2110J=(44.7\:g)(C)(66.4°C)\)

\(C=\dfrac{2110\:J}{2970\:g\:°C}\)

\(C=\dfrac{0.711\:J}{g\:°C}\)

b.) Silicon

Q5.1.11

Kipande cha dutu imara isiyojulikana kina uzito wa 437.2 g, na inahitaji 8460 J kuongeza joto lake kutoka 19.3 °C hadi 68.9 °C.

1. Je! Ni joto gani la dutu hii?
2. Ikiwa ni moja ya vitu vinavyopatikana katika Jedwali, ni nini utambulisho wake uwezekano?

S5.1.11

1. 0.390 J/g °C;
2. Copper ni mgombea uwezekano.

Q5.1.12

Aaa ya alumini ina uzito wa kilo 1.05.

1. Uwezo wa joto wa kettle ni nini?
2. Kiasi gani cha joto kinahitajika ili kuongeza halijoto ya aaaa hii kutoka 23.0 °C hadi 99.0 °C?
3. Kiasi gani cha joto kinahitajika kuwaka aaaa hii kutoka 23.0 °C hadi 99.0 °C ikiwa ina 1.25 L ya maji (wiani wa 0.997 g/ml na joto maalum la 4.184 J/g °C)?

Q5.1.13

Watu wengi hupata waterbeds wasiwasi isipokuwa halijoto la maji lihifadhiwe kwa takriban 85 °F Isipokuwa inapokanzwa, bedi la maji ambalo lina 892 L ya maji hupungua kutoka 85 °F hadi 72 °F katika masaa 24. Tathmini kiasi cha nishati ya umeme inahitajika zaidi ya masaa 24, kwa kWh, ili kuweka kitanda kutoka baridi. Kumbuka kuwa kilowatt-saa 1 (kWh) = 3.6 × 10 ⁶ J, na kudhani kuwa wiani wa maji ni 1.0 g/ml (huru ya joto). Ni mawazo gani mengine uliyofanya? Waliathirije matokeo yako ya mahesabu (yaani, walikuwa na uwezekano wa kutoa “chanya” au “hasi” makosa)?

S5.1.13

Tunadhani kwamba wiani wa maji ni 1.0 g/cm ³ (1 g/mililita) na kwamba inachukua nishati nyingi sana kushika maji kwenye 85 °F kama kuitaka joto kutoka 72 °F hadi 85 °F. Nishati inahitajika = 7.47 kWh

5.2: Calorimetry

Q5.2.1

Chupa 500-ml ya maji kwenye joto la kawaida na chupa ya 2-L ya maji kwenye joto sawa iliwekwa kwenye jokofu. Baada ya dakika 30, chupa 500-ml ya maji ilikuwa kilichopozwa kwenye joto la jokofu. Saa moja baadaye, 2-L ya maji ilikuwa imechochea joto sawa. Alipoulizwa ni sampuli gani ya maji iliyopoteza joto zaidi, mwanafunzi mmoja alijibu kwamba chupa zote mbili zilipoteza kiasi sawa cha joto kwa sababu zilianza kwenye joto sawa na kumaliza kwenye joto sawa. Mwanafunzi wa pili alidhani kwamba chupa ya maji 2-L ilipoteza joto zaidi kwa sababu kulikuwa na maji zaidi. Mwanafunzi wa tatu aliamini kwamba chupa 500-ml ya maji ilipoteza joto zaidi kwa sababu kilichopozwa haraka zaidi. Mwanafunzi wa nne alifikiri kwamba haikuwezekana kuwaambia kwa sababu hatujui joto la awali na joto la mwisho la maji. Eleza ni ipi kati ya majibu haya ni sahihi na kuelezea kosa katika kila majibu mengine.

Q5.2.2

Je, kiasi cha joto kipimo kwa mmenyuko katika Mfano kuwa kubwa, mdogo, au kubaki sawa kama sisi kutumika calorimeter kwamba alikuwa kizio maskini kuliko kahawa kikombe calorimeter? Eleza jibu lako.

S5.2.2

mdogo; joto zaidi litapotea kwa kikombe cha kahawa na mazingira na hivyo Δ T kwa maji itakuwa ndogo na q iliyohesabiwa itakuwa ndogo

Q5.2.3

Je, kiasi cha joto kufyonzwa na kuvunjwa katika Mfano kuonekana kubwa, mdogo, au kubaki sawa kama experimenter kutumika calorimeter kwamba alikuwa kizio maskini kuliko kahawa kikombe calorimeter? Eleza jibu lako.

Q5.2.4

Je, kiasi cha joto kufyonzwa na kuvunjwa katika Mfano kuonekana kubwa, mdogo, au kubaki sawa kama uwezo wa joto wa calorimeter ulizingatiwa? Eleza jibu lako.

S5.2.4

zaidi, tangu kuchukua uwezo wa joto wa calorimeter kuzingatia itafidia nishati ya joto iliyohamishwa kwenye suluhisho kutoka kwa calorimeter; mbinu hii inajumuisha calorimeter yenyewe, pamoja na suluhisho, kama “mazingira”: q _rxn = - (q suluhisho + _calorimeter); kwa kuwa _suluhisho zote na _calorimeter ni hasi, ikiwa ni pamoja na muda wa mwisho (q _rxn) utatoa thamani kubwa kwa joto la kufutwa

Q5.2.5

Ni mililita ngapi za maji kwenye 23 °C zenye wiani wa 1.00 g/mililita lazima zichanganyike na 180 mL (takriban 6 oz) ya kahawa kwenye 95 °C ili mchanganyiko unaotokana utakuwa na halijoto ya 60 °C? Fikiria kwamba kahawa na maji vina wiani sawa na joto sawa.

Q5.2.6

Kiasi gani joto cha kikombe (180 g) cha kahawa kwenye 95 °C kitapungua wakati kijiko cha fedha cha 45 g (joto maalum 0.24 J/g °C) saa 25 °C kinapowekwa kwenye kahawa na hizo mbili zinaruhusiwa kufikia halijoto sawa? Kudhani kwamba kahawa ina wiani sawa na joto maalum kama maji.

S5.2.6

Joto la kahawa litashuka shahada 1.

Q5.2.7

Kijiko cha alumini cha 45-g (joto maalum 0.88 J/g °C) saa 24 °C kinawekwa katika 180 mL (180 g) ya kahawa kwenye 85 °C na halijoto ya hizo mbili huwa sawa.

1. Je! Joto la mwisho ni nini wakati wawili wanafanana? Kudhani kwamba kahawa ina sawa joto maalum kama maji.
2. Mara ya kwanza mwanafunzi kutatuliwa tatizo hili alipata jibu la 88 °C Eleza kwa nini hii ni wazi jibu lisilo sahihi.

Q5.2.8

Halijoto ya maji baridi kama inavyoacha injini ya moto ya gari ni 240 °F Baada ya kupita kwenye radiator ina halijoto ya 175 °F. Tathmini kiasi cha joto kilichohamishwa kutoka injini hadi mazingira kwa lita moja ya maji yenye joto maalum ya 4.184 J/g °C.

S5.2.8

\(5.7 \times 10^2\; kJ\)

Q5.2.8

Kipande cha chuma cha 70.0-g saa 80.0 °C kinawekwa katika g 100 za maji kwenye 22.0 °C zilizomo katika kalori kama ile iliyoonyeshwa kwenye Kielelezo. Chuma na maji huja kwenye halijoto sawa saa 24.6 °C Ni kiasi gani cha joto cha chuma kilichoacha maji? Je! Ni joto gani la chuma?

Q5.2.9

Kama mmenyuko inazalisha 1.506 kJ ya joto, ambayo ni trapped katika 30.0 g ya maji awali katika 26.5 °C katika calorimeter kama ile katika Kielelezo, ni nini joto kusababisha maji?

S5.2.9

38.5 °C

Q5.2.10

Sampuli ya 0.500-g ya kCl imeongezwa kwa 50.0 g ya maji katika calorimeter (Kielelezo). Ikiwa joto linapungua kwa 1.05 °C, ni kiasi gani cha takriban cha joto kinachohusika katika kuvunjwa kwa kCl, kudhani uwezo wa joto wa suluhisho linalosababisha ni 4.18 J/g °C? Je, mmenyuko wa exothermic au endothermic?

Q5.2.11

Kumumunyiza 3.0 g ya CaCl ₂ (s) katika 150.0 g ya maji katika calorimeter (Kielelezo) kwenye 22.4 °C husababisha joto kuongezeka hadi 25.8 °C Ni kiasi gani cha takriban cha joto kinachohusika katika kufutwa, kwa kuchukua uwezo wa joto wa suluhisho linalosababisha ni 4.18 J/g °C? Je, mmenyuko wa exothermic au endothermic?

S5.2.11

2.2 kJ; Joto lililozalishwa linaonyesha kwamba mmenyuko ni exothermic.

Q5.2.12

Wakati 50.0 g ya NaCl 0.200 M (aq) kwenye 24.1 °C inaongezwa hadi 100.0 g ya 0.100 M AgNo ₃ (aq) kwenye 24.1 °C katika kalorimeter, halijoto huongezeka hadi 25.2 °C kama agCl (s) inavyounda. Kutokana joto maalum la suluhisho na bidhaa ni 4.20 J/g °C, uhesabu kiasi cha takriban cha joto katika joules zinazozalishwa.

Q5.2.13

Kuongezewa kwa 3.15 g ya Ba (OH) ₂ •8H ₂ O kwa suluhisho la 1.52 g ya NH ₄ SCN katika 100 g ya maji katika calorimeter kulisababisha halijoto kuanguka kwa 3.1 °C Kutokana joto maalum la suluhisho na bidhaa ni 4.20 J/g °C, kuhesabu kiasi cha takriban cha joto kufyonzwa na mmenyuko, ambayo inaweza kuwakilishwa na equation ifuatayo:

\[Ba(OH)_2 \cdot 8H_2O_{(s)} + 2NH_4SCN_{(aq)} \rightarrow Ba(SCN)_{2(aq)} + 2NH_{3(aq)} + 10H_2O_{(l)}\]

S5.2.13

1.4 kJ

Q5.2.14

Majibu ya 50 ml ya asidi na 50 ml ya msingi ilivyoelezwa katika Mfano iliongeza joto la suluhisho kwa digrii 6.9. Kiasi gani halijoto ingeongezeka kama 100 ml ya asidi na 100 ml ya msingi ingetumika katika calorimeter ileile kuanzia kwenye halijoto sawa ya 22.0 °C? Eleza jibu lako.

Q5.2.15

Ikiwa 3.21 g ya NH ₄ NO ₃ katika Mfano ilifutwa katika 100.0 g ya maji chini ya hali hiyo, joto litabadilika kiasi gani? Eleza jibu lako.

S5.2.15

22.6. Kwa kuwa wingi na uwezo wa joto wa suluhisho ni takriban sawa na ile ya maji, ongezeko la mara mbili kwa kiasi cha maji husababisha kupungua mara mbili kwa mabadiliko ya joto.

Q5.2.16

Wakati 1.0 g ya fructose, C ₆ H ₁₂ O ₆ (s), sukari inayopatikana kwa kawaida katika matunda, huteketezwa katika oksijeni katika calorimeter ya bomu, joto la calorimeter huongezeka kwa 1.58 °C Kama uwezo wa joto wa calorimeter na yaliyomo yake ni 9.90 kJ/°C, ni nini q kwa mwako huu?

Q5.2.17

Wakati sampuli ya 0.740-g ya trinitrotoluene (TNT), C ₇ H ₅ N ₂ O ₆, inateketezwa katika kalori ya bomu, halijoto huongezeka kutoka 23.4 °C hadi 26.9 °C uwezo wa joto wa calorimeter ni 534 J/°C, na ina 675 ml ya maji. Ni kiasi gani cha joto kilichozalishwa na mwako wa sampuli ya TNT?

S5.2.17

11.7 kJ

Q5.2.18

Njia moja ya kuzalisha umeme ni kwa kuchoma makaa ya mawe kwa joto la maji, ambayo hutoa mvuke inayoendesha jenereta ya umeme. Kuamua kiwango ambacho makaa ya mawe yanapaswa kulishwa ndani ya burner katika aina hii ya mmea, joto la mwako kwa tani ya makaa ya mawe linapaswa kuamua kutumia calorimeter ya bomu. Wakati 1.00 g ya makaa ya mawe inapoteketezwa katika kalorimeter ya bomu, joto huongezeka kwa 1.48 °C Kama uwezo wa joto wa calorimeter ni 21.6 kJ/°C, tambua joto linalotokana na mwako wa tani ya makaa ya mawe (paundi 2.000 × 10 ³).

Q5.2.19

Kiasi cha mafuta ilipendekeza kwa mtu aliye na chakula cha kila siku ya kalori 2000 ni 65 g Nini asilimia ya kalori katika mlo huu itakuwa hutolewa na kiasi hiki cha mafuta kama wastani wa idadi ya kalori kwa mafuta ni 9.1 kalori/g?

S5.2.19

30%

Q5.2.20

Kijiko cha sucrose ya kabohaidreti (sukari ya kawaida) ina kalori 16 (16 kcal). Je! Ni kiasi gani cha kijiko kimoja cha sucrose ikiwa idadi ya wastani ya kalori kwa wanga ni 4.1 kalori/G?

Q5.2.21

Je! Ni kiasi gani cha juu cha kabohaidreti katika huduma ya 6-oz ya soda ya chakula ambayo ina kalori chini ya 1 kwa kila unaweza ikiwa wastani wa kalori kwa wanga ni 4.1 kalori/g?

S5.2.21

0.24 g

Q5.2.22

Pint ya ice cream ya premium inaweza kuwa na kalori 1100. Masi gani ya mafuta, kwa gramu na paundi, inapaswa kuzalishwa katika mwili kuhifadhi kalori ya ziada 1.1 × 10 ³ ikiwa wastani wa kalori kwa mafuta ni 9.1 kalori/g?

Q5.2.23

Kutumikia nafaka ya kifungua kinywa ina 3 g ya protini, 18 g ya wanga, na 6 g ya mafuta. Je, ni maudhui ya kalori ya kutumikia nafaka hii ikiwa wastani wa kalori kwa mafuta ni 9.1 kalori/g, kwa wanga ni 4.1 kalori/g, na kwa protini ni 4.1 kalori/g?

S5.2.23

1.4 × 10 ² kalori

Q5.2.24

Ambayo ni chanzo cha gharama kubwa zaidi cha nishati katika kilojoules kwa dola: sanduku la nafaka ya kifungua kinywa ambayo ina uzito wa ounces 32 na gharama $4.23, au lita moja ya isooctane (wiani, 0.6919 g/ml) ambayo gharama $0.45? Linganisha thamani ya lishe ya nafaka na joto linalozalishwa na mwako wa isooctane chini ya hali ya kawaida. Huduma ya 1.0-ounce ya nafaka hutoa kalori 130.

5.3: Enthalpy

Q5.3.1

Eleza jinsi joto lililopimwa katika [kiungo] linatofautiana na mabadiliko ya enthalpy kwa mmenyuko wa exothermic ulioelezwa na equation ifuatayo:

\[\ce{HCl}(aq)+\ce{NaOH}(aq)⟶\ce{NaCl}(aq)+\ce{H2O}(l)\]

Mabadiliko ya enthalpy ya mmenyuko ulioonyeshwa ni kwa HCL 1 mol na 1 mol NaOH; joto katika mfano huzalishwa na 0.0500 mol HCl na 0.0500 mol NaOH. Kutumia data katika kuangalia sehemu yako ya kujifunza ya [kiungo], hesabu Δ H katika KJ/mol ya AgNo ₃ (aq) kwa majibu:

\[\ce{NaCl}(aq)+\ce{AgNO3}(aq)⟶\ce{AgCl}(s)+\ce{NaNO3}(aq)\]

Q5.3.2

Tumia enthalpy ya suluhisho (Δ H kwa ajili ya kufutwa) kwa mole ya NH ₄ NO ₃ chini ya masharti yaliyoelezwa katika [kiungo].

S5.3.2

25 KJ ^mol/1

Q5.3.3

Tumia Δ H kwa mmenyuko ulioelezwa na equation.

\(\ce{Ba(OH)2⋅8H2O}(s)+\ce{2NH4SCN}(aq)⟶\ce{Ba(SCN)2}(aq)+\ce{2NH3}(aq)+\ce{10H2O}(l)\)

Q5.3.4

Tumia enthalpy ya suluhisho (Δ H kwa ajili ya kufutwa) kwa mole ya CaCl ₂.

S5.3.4

81 kJ ^mol/1

Q5.3.5

Ingawa gesi inayotumiwa katika tochi ya oksiasetilini kimsingi ni asetilini safi, joto linalotokana na mwako wa mole moja ya asetilini katika tochi hiyo huenda si sawa na enthalpy ya mwako wa asetilini iliyoorodheshwa katika Jedwali. Kuzingatia masharti ambayo data iliyoorodheshwa inaripotiwa, pendekeza maelezo.

Q5.3.6

Kiasi gani cha joto huzalishwa kwa kuchoma 4.00 moles ya acetylene chini ya hali ya hali ya kawaida?

S5.3.6

5204.4 kJ

Q5.3.7

Ni joto gani linalozalishwa na mwako wa 125 g ya methanol chini ya hali ya hali ya kawaida?

Q5.3.8

Ni moles ngapi za isooctane zinapaswa kuchomwa moto ili kuzalisha kJ 100 ya joto chini ya hali ya hali ya kawaida?

S5.3.8

1.83 × ^{10 -2} mol

Q5.3.9

Je! Masi gani ya monoxide ya kaboni inapaswa kuchomwa moto ili kuzalisha 175 kJ ya joto chini ya hali ya kawaida ya hali?

Q5.3.10

Wakati 2.50 g ya methane inawaka katika oksijeni, 125 kJ ya joto huzalishwa. Nini enthalpy ya mwako kwa mole ya methane chini ya hali hizi?

S5.3.10

802 kJ ^{mol -1}

Q5.3.11

Ni kiasi gani cha joto kinachozalishwa wakati 100 ml ya 0.250 M HCl (wiani, 1.00 g/ml) na 200 ml ya 0.150 M NaOH (wiani, 1.00 g/ml) huchanganywa?

\[\ce{HCl}(aq)+\ce{NaOH}(aq)⟶\ce{NaCl}(aq)+\ce{H2O}(l)\hspace{20px}ΔH^\circ_{298}=\mathrm{−58\:kJ}\]

Ikiwa ufumbuzi wote wawili wako kwenye joto sawa na uwezo wa joto wa bidhaa ni 4.19 J/g °C, joto litaongezeka kiasi gani? Ulifanya dhana gani katika hesabu yako?

Q5.3.12

Sampuli ya 0.562 g ya kaboni inachomwa moto katika oksijeni katika calorimeter ya bomu, inayozalisha dioksidi kaboni. Fikiria wote reactants na bidhaa ni chini ya hali ya hali ya kawaida, na kwamba joto iliyotolewa ni moja kwa moja sawia na enthalpy ya mwako wa grafiti. Joto la calorimeter huongezeka kutoka 26.74 °C hadi 27.93 °C. uwezo wa joto wa calorimeter na yaliyomo yake ni nini?

S5.3.12

15.5 kJ/ºC

Q5.3.13

Kabla ya kuanzishwa kwa chlorofluorocarbons, dioksidi sulfuri (enthalpy ya uvukizi, 6.00 kcal/mol) ilitumika katika friji za nyumbani. Ni umati gani wa SO ₂ lazima uingizwe ili kuondoa joto nyingi kama uvukizi wa kilo 1.00 ya cCl ₂ F ₂ (enthalpy ya uvukizi ni 17.4 kJ/mol)?

Athari ya mvuke kwa SO ₂ na cCl ₂ F ₂ ni

\(\ce{SO2}(l)⟶\ce{SO2}(g)\)na\(\ce{CCl2F}(l)⟶\ce{CCl2F2}(g)\), kwa mtiririko huo.

Q5.3.14

Nyumba zinaweza kuwa joto kwa kusukumia maji ya moto kwa njia ya radiators. Kiasi gani cha maji kitatoa kiasi sawa cha joto wakati kilichopozwa kutoka 95.0 hadi 35.0 °C, kama joto linalotolewa wakati 100 g ya mvuke inapopozwa kutoka 110 °C hadi 100 °C.

S5.3.14

7.43 g

Q5.3.15

Ni ipi kati ya enthalpies ya mwako katika Jedwali meza pia ni enthalpies ya kawaida ya malezi?

Q5.3.16

Je! Enthalpy ya kawaida ya malezi ya H ₂ O (g) inatofautiana na Δ H° kwa mmenyuko\(\ce{2H2}(g)+\ce{O2}(g)⟶\ce{2H2O}(g)\)?

S5.3.16

Hapana.

Q5.3.17

Joseph Priestly alitayarisha oksijeni mwaka 1774 kwa kupokanzwa oksidi nyekundu ya zebaki (II) na jua ikilenga kupitia lenzi. Ni kiasi gani cha joto kinachohitajika kuharibika hasa 1 mole ya HgO (s) nyekundu kwa Hg (l) na O ₂ (g) chini ya hali ya kawaida?

Q5.3.18

Ni kilojoules ngapi za joto zitatolewa wakati hasa 1 mole ya manganese, Mn, inachomwa moto ili kuunda Mn ₃ O ₄ (s) katika hali ya hali ya kawaida?

S5.3.18

459.6 kJ

Q5.3.19

Ni kilojoules ngapi za joto zitatolewa wakati hasa 1 mole ya chuma, Fe, inachomwa moto ili kuunda Fe ₂ O ₃ (s) katika hali ya hali ya kawaida?

Q5.3.20

Mlolongo wafuatayo wa athari hutokea katika uzalishaji wa kibiashara wa asidi ya nitriki yenye maji:

\(\ce{4NH3}(g)+\ce{5O2}(g)⟶\ce{4NO}(g)+\ce{6H2O}(l)\hspace{20px}ΔH=\mathrm{−907\:kJ}\)

\(\ce{2NO}(g)+\ce{O2}(g)⟶\ce{2NO2}(g)\hspace{20px}ΔH=\mathrm{−113\:kJ}\)

\(\ce{3NO2}+\ce{H2O}(l)⟶\ce{2HNO2}(aq)+\ce{NO}(g)\hspace{20px}ΔH=\mathrm{−139\:kJ}\)

Kuamua mabadiliko ya nishati ya jumla kwa ajili ya uzalishaji wa mole moja ya asidi ya nitriki yenye maji na mchakato huu.

S5.3.20

495 kJ/mol

Q5.3.21

Wote grafiti na almasi kuchoma.

\(\ce{C}(s,\:\ce{diamond})+\ce{O2}(g)⟶\ce{CO2}(g)\)

Kwa uongofu wa grafiti kwa almasi:

\(\ce{C}(s,\:\ce{graphite})⟶\ce{C}(s,\:\ce{diamond})\hspace{20px}ΔH^\circ_{298}=\mathrm{1.90\:kJ}\)

Ambayo hutoa joto zaidi, mwako wa grafiti au mwako wa almasi?

Q5.3.22

Kutoka kwenye joto la molar la malezi katika Kiambatisho G, onyesha ni kiasi gani cha joto kinachohitajika kuenea mole moja ya maji:\(\ce{H2O}(l)⟶\ce{H2O}(g)\)

S5.3.22

44.01 kJ/mol

Q5.3.23

Ambayo inazalisha joto zaidi?

\(\ce{Os}(s)⟶\ce{2O2}(g)⟶\ce{OsO4}(s)\)

au

\(\ce{Os}(s)⟶\ce{2O2}(g)⟶\ce{OsO4}(g)\)

kwa mabadiliko ya awamu\(\ce{OsO4}(s)⟶\ce{OsO4}(g)\hspace{20px}ΔH=\mathrm{56.4\:kJ}\)

Q5.3.24

Tumia\(ΔH^\circ_{298}\) kwa mchakato

\(\ce{Sb}(s)+\dfrac{5}{2}\ce{Cl2}(g)⟶\ce{SbCl5}(g)\)

kutoka kwa maelezo yafuatayo:

\(\ce{Sb}(s)+\dfrac{3}{2}\ce{Cl2}(g)⟶\ce{SbCl3}(g)\hspace{20px}ΔH^\circ_{298}=\mathrm{−314\:kJ}\)

\(\ce{SbCl3}(s)+\ce{Cl2}(g)⟶\ce{SbCl5}(g)\hspace{20px}ΔH^\circ_{298}=\mathrm{−80\:kJ}\)

S5.3.24

394 kJ

Q5.3.25

Tumia\(ΔH^\circ_{298}\) kwa mchakato\(\ce{Zn}(s)+\ce{S}(s)+\ce{2O2}(g)⟶\ce{ZnSO4}(s)\)

kutoka kwa maelezo yafuatayo:

\(\ce{Zn}(s)+\ce{S}(s)⟶\ce{ZnS}(s)\hspace{20px}ΔH^\circ_{298}=\mathrm{−206.0\:kJ}\)

\(\ce{ZnS}(s)+\ce{2O2}(g)⟶\ce{ZnSO4}(s)\hspace{20px}ΔH^\circ_{298}=\mathrm{−776.8\:kJ}\)

Q5.3.26

Tumia Δ H kwa mchakato

\(\ce{Hg2Cl2}(s)⟶\ce{2Hg}(l)+\ce{Cl2}(g)\)

kutoka kwa maelezo yafuatayo:

\(\ce{Hg}(l)+\ce{Cl2}(g)⟶\ce{HgCl2}(s)\hspace{20px}ΔH=\mathrm{−224\:kJ}\)

\(\ce{Hg}(l)+\ce{HgCl2}(s)⟶\ce{Hg2Cl2}(s)\hspace{20px}ΔH=\mathrm{−41.2\:kJ}\)

S5.3.26

265 kJ

Q5.3.27

Tumia\(ΔH^\circ_{298}\) kwa mchakato

\(\ce{Co3O4}(s)⟶\ce{3Co}(s)+\ce{2O2}(g)\)

kutoka kwa maelezo yafuatayo:

\(\ce{Co}(s)+\dfrac{1}{2}\ce{O2}(g)⟶\ce{CoO}(s)\hspace{20px}ΔH^\circ_{298}=\mathrm{−237.9\:kJ}\)

\(\ce{3Co}(s)+\ce{O2}(g)⟶\ce{Co3O4}(s)\hspace{20px}ΔH^\circ_{298}=\mathrm{−177.5\:kJ}\)

Q5.3.28

Tumia enthalpy ya kawaida ya molar ya malezi ya NO (g) kutoka data zifuatazo:

\(\ce{N2}(g)+\ce{2O2}⟶\ce{2NO2}(g)\hspace{20px}ΔH^\circ_{298}=\mathrm{66.4\:kJ}\)

\(\ce{2NO}(g)+\ce{O2}⟶\ce{2NO2}(g)\hspace{20px}ΔH^\circ_{298}=\mathrm{−114.1\:kJ}\)

S5.3.28

90.3 ^mol-1 ya NO

Q5.3.29

Kutumia data katika Kiambatisho G, uhesabu mabadiliko ya kawaida ya enthalpy kwa kila moja ya athari zifuatazo:

1. \(\ce{N2}(g)+\ce{O2}(g)⟶\ce{2NO}(g)\)
2. \(\ce{Si}(s)+\ce{2Cl2}(g)⟶\ce{SiCl4}(g)\)
3. \(\ce{Fe2O3}(s)+\ce{3H2}(g)⟶\ce{2Fe}(s)+\ce{3H2O}(l)\)
4. \(\ce{2LiOH}(s)+\ce{CO2}(g)⟶\ce{Li2CO3}(s)+\ce{H2O}(g)\)

Q5.3.30

Kutumia data katika Kiambatisho G, uhesabu mabadiliko ya kawaida ya enthalpy kwa kila moja ya athari zifuatazo:

1. \(\ce{Si}(s)+\ce{2F2}(g)⟶\ce{SiF4}(g)\)
2. \(\ce{2C}(s)+\ce{2H2}(g)+\ce{O2}(g)⟶\ce{CH3CO2H}(l)\)
3. \(\ce{CH4}(g)+\ce{N2}(g)⟶\ce{HCN}(g)+\ce{NH3}(g)\);
4. \(\ce{CS2}(g)+\ce{3Cl2}(g)⟶\ce{CCl4}(g)+\ce{S2Cl2}(g)\)

S5.3.30

1. -1615.0 KJ ^{mol -1};
2. -484.3 KJ ^{mol -1};
3. 164.2 kJ;
4. -232.1 kJ

Q5.3.31

Athari zifuatazo zinaweza kutumika kutayarisha sampuli za metali. Kuamua mabadiliko ya enthalpy chini ya hali ya hali ya kawaida kwa kila mmoja.

1. \(\ce{2Ag2O}(s)⟶\ce{4Ag}(s)+\ce{O2}(g)\)
2. \(\ce{SnO}(s)+\ce{CO}(g)⟶\ce{Sn}(s)+\ce{CO2}(g)\)
3. \(\ce{Cr2O3}(s)+\ce{3H2}(g)⟶\ce{2Cr}(s)+\ce{3H2O}(l)\)
4. \(\ce{2Al}(s)+\ce{Fe2O3}(s)⟶\ce{Al2O3}(s)+\ce{2Fe}(s)\)

Q5.3.32

Uharibifu wa peroxide ya hidrojeni, H _{2 O 2}, imetumiwa kutoa nguvu katika jets za kudhibiti magari mbalimbali ya nafasi. Kutumia data katika Kiambatisho G, tambua kiasi gani cha joto kinachozalishwa na kuharibika kwa mole 1 ya H ₂ O ₂ chini ya hali ya kawaida.

\(\ce{2H2O2}(l)⟶\ce{2H2O}(g)+\ce{O2}(g)\)

S5.3.32

-54.04 KJ ^{mol -1}

Q5.3.33

Tumia enthalpy ya mwako wa propane, C ₃ H ₈ (g), kwa ajili ya kuundwa kwa H ₂ O (g) na CO ₂ (g). Enthalpy ya malezi ya propane ni -104 kJ/mol.

Q5.3.34

Tumia enthalpy ya mwako wa butane, C ₄ H ₁₀ (g) kwa ajili ya kuundwa kwa H ₂ O (g) na CO ₂ (g). Enthalpy ya malezi ya butane ni -126 kJ/mol.

S5.3.34

2660 kJ ^mol-1

Q5.3.35

Wote propane na butane hutumiwa kama mafuta ya gesi. Ni kiwanja gani kinachozalisha joto zaidi kwa gramu wakati wa kuchomwa moto?

Q5.3.36

Rangi nyeupe TiO ₂ imeandaliwa na mmenyuko wa tetrachloride ya titani, _{TiCl 4}, na mvuke wa maji katika awamu ya gesi:

\(\ce{TiCl4}(g)+\ce{2H2O}(g)⟶\ce{TiO2}(s)+\ce{4HCl}(g)\).

Kiasi gani cha joto kinabadilishwa katika uzalishaji wa mole 1 ya Tio ₂ (s) chini ya hali ya hali ya kawaida?

S5.3.36

67.1 kJ

Q5.3.37

Gesi ya maji, mchanganyiko wa H ₂ na CO, ni mafuta muhimu ya viwanda yanayotokana na mmenyuko wa mvuke na coke nyekundu ya moto, kimsingi kaboni safi:

\(\ce{C}(s)+\ce{H2O}(g)⟶\ce{CO}(g)+\ce{H2}(g)\).

1. Kutokana kwamba coke ina enthalpy sawa ya malezi kama grafiti, mahesabu\(ΔH^\circ_{298}\) kwa mmenyuko huu.
2. Methanoli, mafuta ya kioevu ambayo yanaweza kuchukua nafasi ya petroli, inaweza kutayarishwa kutoka gesi ya maji na hidrojeni ya ziada kwa joto la juu na shinikizo mbele ya kichocheo kinachofaa:\[\ce{2H2}(g)+\ce{CO}(g)⟶\ce{CH3OH}(g).\] Chini ya hali ya mmenyuko, methanoli huunda kama gesi. Tumia\(ΔH^\circ_{298}\) kwa mmenyuko huu na kwa condensation ya methanol ya gesi kwa methanol kioevu.
3. Tumia joto la mwako wa mole 1 ya methanol ya kioevu hadi H ₂ O (g) na CO ₂ (g).

Q5.3.38

Katika siku za mwanzo za magari, mwanga wa usiku ulitolewa na kuchoma acetylene, C ₂ H ₂. Ingawa haitumiwi tena kama vichwa vya magari, asetilini bado hutumiwa kama chanzo cha nuru na wapelelezi wengine wa pango. Acetylene ni (ilikuwa) imeandaliwa katika taa kwa majibu ya maji na carbudi ya kalsiamu, CaC ₂:

\(\ce{CaC2}(s)+\ce{H2O}(l)⟶\ce{Ca(OH)2}(s)+\ce{C2H2}(g)\).

Tumia enthalpy ya kawaida ya mmenyuko. \(ΔH^\circ_\ce{f}\)Ya CaC ₂ ni -15.14 kcal/mol.

S5.3.38

122.8 kJ

Q5.3.39

Kutoka data katika Jedwali, onyesha ni ipi ya mafuta yafuatayo yanayotoa kiasi kikubwa cha joto kwa gramu wakati wa kuchomwa moto chini ya hali ya kawaida: CO (g), CH ₄ (g), au C ₂ H ₂ (g).

Q5.3.40

Enthalpy ya mwako wa makaa ya mawe ngumu wastani wa -35 kJ/g, ile ya petroli, 1.28 × 10 ⁵ kJ/gal. Ni kilo ngapi za makaa ya mawe ngumu hutoa kiasi sawa cha joto kama inapatikana kutoka lita 1.0 ya petroli? Fikiria kwamba wiani wa petroli ni 0.692 g/ml (sawa na wiani wa isooctane).

S5.3.40

3.7 kilo

Q5.3.41

Ethanol, C ₂ H ₅ OH, hutumiwa kama mafuta ya magari, hasa nchini Brazil.

1. Andika usawa wa usawa kwa mwako wa ethanol kwa CO ₂ (g) na H ₂ O (g), na, kwa kutumia data katika Kiambatisho G, uhesabu enthalpy ya mwako wa 1 mole ya ethanol.
2. Uzito wa ethanol ni 0.7893 g/ml. Tumia enthalpy ya mwako wa 1 L ya ethanol.
3. Kutokana kwamba mileage ya gari ni moja kwa moja sawia na joto la mwako wa mafuta, kuhesabu kiasi gani gari inaweza kutarajiwa kusafiri kwenye 1 L ya petroli kuliko 1 L ya ethanol. Fikiria kwamba petroli ina joto la mwako na wiani wa n—octane, C ₈ H ₁₈ (\(ΔH^\circ_\ce{f}=\mathrm{−208.4\:kJ/mol}\); wiani = 0.7025 g/ml).

Q5.3.42

Miongoni mwa vitu vinavyoitikia na oksijeni na ambavyo vimechukuliwa kama nishati ya roketi yenye uwezo ni diborane [B ₂ H ₆, inazalisha B ₂ O ₃ (s) na H ₂ O (g)], methane [CH ₄, inazalisha CO ₂ ( g) na H ₂ O (g)], na hydrazine [N ₂ H ₄, inazalisha N ₂ (g) na H ₂ O (g)]. Kwa misingi ya joto iliyotolewa na 1.00 g ya kila dutu katika mmenyuko wake na oksijeni, ni ipi kati ya misombo hii inatoa uwezekano bora kama mafuta ya roketi? \(ΔH^\circ_\ce{f}\)Ya B ₂ H ₆ (g), CH ₄ (g), na N ₂ H ₄ (l) inaweza kupatikana katika Kiambatisho G.

S5.3.42

Kwa dhana kwamba mafuta bora ya roketi ni yale ambayo hutoa joto zaidi, B ₂ H ₆ ni mgombea mkuu.

Q5.3.43

Ni kiasi gani cha joto kinachozalishwa wakati 1.25 g ya chuma cha chromium humenyuka na gesi ya oksijeni chini ya hali ya kawaida?

Ethylene, C ₂ H ₂, byproduct kutoka kwa sehemu ya mafuta ya petroli, ni ya nne kati ya misombo 50 ya kemikali zinazozalishwa kibiashara kwa kiasi kikubwa. Kuhusu asilimia 80 ya ethanol ya synthetic hutengenezwa kutoka ethylene kwa majibu yake na maji mbele ya kichocheo kinachofaa.

\(\ce{C2H4}(g)+\ce{H2O}(g)⟶\ce{C2H5OH}(l)\)

Kutumia data katika meza katika Kiambatisho G, hesabu Δ H° kwa majibu.

S5.3.43

88.2 kJ

Q5.3.44

Oxidation ya sukari ya sukari, C ₆ H ₁₂ O ₆, inaelezwa na equation ifuatayo:

\(\ce{C6H12O6}(s)+\ce{6O2}(g)⟶\ce{6CO2}(g)+\ce{6H2O}(l)\hspace{20px}ΔH=\mathrm{−2816\:kJ}\)

Kimetaboliki ya glucose inatoa bidhaa sawa, ingawa glucose humenyuka na oksijeni katika mfululizo wa hatua katika mwili.

1. Kiasi gani cha joto katika kilojoules kinaweza kuzalishwa na kimetaboliki ya 1.0 g ya glucose?
2. Ni kalori ngapi zinaweza kuzalishwa na kimetaboliki ya 1.0 g ya glucose?

Q5.3.45

Propane, C ₃ H ₈, ni hidrokaboni ambayo hutumiwa kama mafuta.

1. Andika usawa wa usawa kwa mwako kamili wa gesi ya propane.
2. Tumia kiasi cha hewa kwenye 25 °C na 1.00 angahewa kinachohitajika kuchoma kabisa gramu 25.0 za propane. Fikiria kwamba hewa ni asilimia 21.0 O ₂ kwa kiasi. (Kidokezo: tutaona jinsi ya kufanya hesabu hii katika sura ya baadaye juu ya gesi-kwa sasa tumia habari kwamba 1.00 L ya hewa saa 25 °C na 1.00 atm ina 0.275 g ya O ₂ kwa lita.)
3. Joto la mwako wa propane ni -2,219.2 kJ/mol. Tumia joto la malezi,\(ΔH^\circ_\ce{f}\) la propane kutokana\(ΔH^\circ_\ce{f}\) na ile ya H ₂ O (l) = -285.8 kJ/mol na\(ΔH^\circ_\ce{f}\) ya CO ₂ (g) = -393.5 kJ/mol.
4. Kutokana na kwamba joto lote lililotolewa katika kuchoma gramu 25.0 za propane huhamishiwa kilo 4.00 za maji, kuhesabu ongezeko la joto la maji.

S5.3.45

1. \(\ce{C3H8}(g)+\ce{5O2}(g)⟶\ce{3CO2}(g)+\ce{4H2O}(l)\);
2. 330 L;
3. -104.5 kJ ^{mol -1};
4. 75.4 °C

Q5.3.46

Wakati wa mwezi wa hivi karibuni wa majira ya baridi huko Sheboygan, Wisconsin, ilikuwa ni muhimu kupata joto la 3500 kWh iliyotolewa na tanuru ya gesi asilia na ufanisi wa 89% ili kuweka joto la nyumba ndogo (ufanisi wa tanuru ya gesi ni asilimia ya joto zinazozalishwa na mwako unaohamishwa ndani ya nyumba).

1. Fikiria kwamba gesi asilia ni methane safi na kuamua kiasi cha gesi asilia katika miguu ya ujazo iliyohitajika kuitia joto nyumba. Halijoto ya wastani ya gesi asilia ilikuwa 56 °F; kwa joto hili na shinikizo la atm 1, gesi asilia ina wiani wa 0.681 g/L.
2. Ni galoni ngapi za LPG (gesi yenye maji ya petroli) zitahitajika kuchukua nafasi ya gesi asilia inayotumiwa? Tuseme LPG ni propane ya kioevu [C ₃ H ₈: wiani, 0.5318 g/ml; enthalpy ya mwako, 2219 kJ/mol kwa ajili ya malezi ya CO ₂ (g) na H ₂ O (l)] na tanuru inayotumiwa kuchoma LPG ina ufanisi sawa na tanuru ya gesi.
3. Ni molekuli gani ya dioksidi kaboni inayozalishwa na mwako wa methane inayotumiwa kuwaka nyumba?
4. Masi gani ya maji huzalishwa na mwako wa methane inayotumiwa kuwaka nyumba?
5. Ni kiasi gani cha hewa kinachohitajika kutoa oksijeni kwa mwako wa methane inayotumiwa kuwaka nyumba? Air ina oksijeni 23% kwa wingi. Uzito wa wastani wa hewa wakati wa mwezi ulikuwa 1.22 g/L.
6. Ni saa ngapi za kilowatt (1 kWh = ^{3.6 × 10 6} J) za umeme zitahitajika kutoa joto linalohitajika ili kuwaka nyumba? Kumbuka umeme ni 100% ufanisi katika kuzalisha joto ndani ya nyumba.
7. Ingawa umeme ni 100% ufanisi katika kuzalisha joto ndani ya nyumba, uzalishaji na usambazaji wa umeme sio ufanisi wa 100%. Ufanisi wa uzalishaji na usambazaji wa umeme zinazozalishwa katika mmea wa nguvu wa makaa ya mawe ni karibu 40%. Aina fulani ya makaa ya mawe hutoa 2.26 kWh kwa pound juu ya mwako. Ni kiasi gani cha makaa ya mawe haya kwa kilo utahitajika kuzalisha nishati ya umeme muhimu ili kuwaka nyumba ikiwa ufanisi wa kizazi na usambazaji ni 40%?