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Calore di Combustione - misurare e confrontare le quantità di calore associate a tre diverse reazioni chimiche

Calore di Combustione - misurare e confrontare le quantità di calore associate a tre diverse reazioni chimiche


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Calore di Combustione


Scopo dell’esperienza: misurare e confrontare le quantità di calore associate a tre diverse reazioni chimiche.

Materiale utilizzato: tre becker, un termometro, 200ml di H2O, idrossido di sodio (NaOH – 4g allo stato solido), una soluzione acquosa di cloruro di idrogeno (HCl – 0.5M), una soluzione acquosa di cloruro di idrogeno (HCl – 1M) e una soluzione acquosa di idrossido di sodio (NaOH – 1M).

Procedimento:

Si disciolgono 4 g di NaOH in un becker contenente 200ml di H2O (T = 20.2°C). Si misura la temperatura della soluzione ottenuta (24.9°C).

DT1 = 4.7°C

NaOH(s)+H20 Na++OH-+q1

Si disciolgono 4g di NaOH in 200ml della soluzione acquosa di HCl (0.5M – T = 20.9°C). La temperatura finale rilevata è di 37.1°C. DT2 = 10.8°C

NaOH(s) + H+(aq) + Cl-(aq) Na+ + Cl- + H2O + q2

Si mescolano 100ml della soluzione acquosa di NaOH (1M – 20.8°C) con 100ml della soluzione acquosa di HCl (1M – 20.8°C) e si  misura la temperatura finale del sistema (27.2°C). DT3 = 6.4°C


Per determinare la quantità di calore necessaria per le variazioni di temperatura nelle tre reazioni si utilizza la formula: Q = m*DT*cs , dove m è la massa, DT la variazione di temperatura, e cs il calore specifico della soluzione (cs H2O = 1).

Q1= 200g * 4.7°C *1 = 940cal

Q2= 200g * 10.8°C *1 = 2160cal

Q3= 200g * 6.4°C *1 = 1280cal

Per calcolare il calore molare si risolve la seguente proporzione:

0.1M : Q1/2/3 = 1 : q1/2/3

I risultati delle tre proporzioni sono i seguenti:

q1 = 9400cal

q2 = 21600cal

q3 = 12800cal

Il calore molare viene anche indicato con entalpia


Osservazioni:

q1 + q3 = q2


1) NaOH(s) + H2O Na+(aq) + OH-(aq) + H2O + q1

q1 è il calore liberato dalla dissociazione in acqua di NaOH solido


2) HCl(aq) + NaOH(s) H2O + Na+(aq) + Cl-(aq) + q2

q2 è il calore liberato dalla dissociazione di NaOH più il calore di formazione di H2O


3) NaOH(aq) + HCl(aq) H2O + Na+(aq) + Cl-(aq) + q3

q3 è il calore di formazione di H2O nella reazione. Na+ e Cl- sono ioni spettatori.


Conclusioni: Nella prima reazione si osserva la dissociazione di NaOH in acqua che causa l’aumento di temperatura del sistema. Nel secondo caso si ha la dissociazione di NaOH nella soluzione acquosa e la successiva reazione con HCl. Nella terza reazione NaOH è già dissociato in acqua, quindi la sola reazione è la formazione di H2O.






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