1. Δt1 = 19°C - 16,6°C = 2,4°C
Δt2 = 16,6°C - 14,4°C = 2,2°C
Δt3 = 14,4°C - 12,2°C = 2,2°C
Uśredniając Δt = 2,3°C
2. masa molowa mocznika = 60 g/mol
3. Założenie: masa roztworu = 1000 g
Cm = 50 : (1 • 60) = 50 : 60 = 0,83 [mol]
4. Q = Δt • ciepło właściwe = -2,3 • 4200 = -9660 [J]
5. ΔH = Q : Δn = 9660 : 0,83 = 11638,6 [J/mol] = 11,6 kJ/mol
Odpowiedź: Wartość molowej entalpii rozpuszczania mocznika w wodzie wynosi 11,6 kJ/mol.
Krok 1: Zwróć uwagę, jak zmienia się temperatura i stężenie procentowe reakcji. Zmiana temperatury przy przejściu pomiędzy kolejnymi stężeniami procentowymi (5, 10, 15 i 20 procent) to:
19°C - 16,6°C = 2,4°C dla przejścia z 5% do 10%.
Dla kolejnych przejść delta jest bardzo zbliżona:
16,6°C - 14,4°C = 2,2°C
14,4°C - 12,2°C = 2,2°C
Uśredniając Δt = 2,3°C
Krok 2: Oblicz masę molową mocznika. Masy poszczególnych atomów znajdziesz w tabeli pierwiastków chemicznych (dla węgla 12 g/mol, dla tlenu 16 g/mol, dla wodoru 1 g/mol, dla azotu 14 g/mol).
m = 12 + 16 + 2 • (14 + 2 • 1) = 28 + 2 • 16 = 60 [g/mol]
Krok 3: Stężenie procentowe przelicz na stężenie molowe. Załóż masę roztworu 1000 g, czyli objętość 1 litra.
Stężenie procentowe określa zawartość substancji w roztworze.
Dla stężenia 5% obliczamy 5% z 1000 g = 5 • 1000 : 100 = 50 [g]
Cm = masa substancji : (objętość roztworu • masa molowa substancji)
Cm = 50 : (1 • 60) = 50 : 60 = 0,83 [mol]
Zwróć uwagę, że stężenie procentowe za każdym razem zmienia się o 5%, więc o 0,83 mola - stąd Δn = 0,83 mol.
Krok 4: Obliczamy ciepło (Q) ze wzoru:
Q = Δt • ciepło właściwe = -2,3 • 4200 = -9660 [J]
Krok 5: Obliczanie wartości entalpii molowej ze wzoru na ΔH:
ΔH = Q : Δn = 9660 : 0,83 = 11638,6 [J/mol] = 11,6 kj/mol