Termički raspad kalijeva nitrata pri 25 °C i $10^5\text{ Pa}$ prikazan je termokemijskom jednadžbom: $2\,\text{KNO}_3(\text{s}) \rightarrow 2\,\text{KNO}_2(\text{s}) + \text{O}_2(\text{g})\ ;\quad \Delta_\text{r}H^\circ = 248\text{ kJ mol}^{-1}$
44.1.
Kakva je opisana promjena s obzirom na izmjenu energije između sustava i okoline?
44.2.
Kolika je promjena entalpije pri 25 °C i $10^5\text{ Pa}$ tijekom raspada 0,5 mol kalijeva nitrata?
44.3.
Prikažite entalpijski dijagram reakcije termičkoga raspada kalijeva nitrata.
44.4.
Izračunajte standardnu entalpiju stvaranja kalijeva nitrata, $\text{KNO}_3$ pri 25 °C i $10^5\text{ Pa}$ ako standardna entalpija stvaranja kalijeva nitrita, $\text{KNO}_2$ iznosi $-370\text{ kJ mol}^{-1}$.
Rješenje
Rješenje je skriveno. Klikni gumb iznad za prikaz.
44.1.
Postupak
Budući da je standardna reakcijska entalpija pozitivna ($\Delta_r H^{\circ} = +248\text{ kJ mol}^{-1} > 0$), sustav tijekom odvijanja reakcije apsorbira energiju iz okoline u obliku topline.
Opisani proces je endotermna promjena.
Odgovor: endotermna promjena
Opisani proces je endotermna promjena.
Odgovor: endotermna promjena
Rješenje:
endotermna promjena
44.2.
Postupak
Prema termokemijskoj jednadžbi, termičkim raspadom $2\text{ mol } \text{KNO}_3$ veže se $248\text{ kJ}$ topline.
Promjenu dosega reakcije za $n(\text{KNO}_3) = 0{,}5\text{ mol}$ računamo formulom $\Delta \xi = \frac{\Delta n(\text{KNO}_3)}{\nu(\text{KNO}_3)}$:
$\Delta \xi = \frac{-0{,}5\text{ mol}}{-2} = 0{,}25\text{ mol}$
Promjena entalpije iznosi:
$\Delta H = \Delta \xi \cdot \Delta_r H^{\circ} = 0{,}25\text{ mol} \cdot 248\text{ kJ mol}^{-1} = 62\text{ kJ}$
Odgovor: $62\text{ kJ}$
Promjenu dosega reakcije za $n(\text{KNO}_3) = 0{,}5\text{ mol}$ računamo formulom $\Delta \xi = \frac{\Delta n(\text{KNO}_3)}{\nu(\text{KNO}_3)}$:
$\Delta \xi = \frac{-0{,}5\text{ mol}}{-2} = 0{,}25\text{ mol}$
Promjena entalpije iznosi:
$\Delta H = \Delta \xi \cdot \Delta_r H^{\circ} = 0{,}25\text{ mol} \cdot 248\text{ kJ mol}^{-1} = 62\text{ kJ}$
Odgovor: $62\text{ kJ}$
Rješenje:
62
44.3.
Postupak
Za endotermnu reakciju entalpija produkata veća je od entalpije reaktanata:
Na vertikalnoj osi entalpije $H$ na nižoj se energetskoj razini nalaze reaktanti $2\,\text{KNO}_3\text{(s)}$, a na višoj razini produkti $2\,\text{KNO}_2\text{(s)} + \text{O}_2\text{(g)}$.
Između razina crta se vertikalna strelica usmjerena prema gore uz oznaku $\Delta_r H^{\circ} = 248\text{ kJ mol}^{-1}$.
Odgovor: Entalpijski dijagram s reaktantima $2\,\text{KNO}_3\text{(s)}$ na nižoj razini i produktima $2\,\text{KNO}_2\text{(s)} + \text{O}_2\text{(g)}$ na višoj razini uz $\Delta_r H^{\circ} = 248\text{ kJ mol}^{-1}$
Na vertikalnoj osi entalpije $H$ na nižoj se energetskoj razini nalaze reaktanti $2\,\text{KNO}_3\text{(s)}$, a na višoj razini produkti $2\,\text{KNO}_2\text{(s)} + \text{O}_2\text{(g)}$.
Između razina crta se vertikalna strelica usmjerena prema gore uz oznaku $\Delta_r H^{\circ} = 248\text{ kJ mol}^{-1}$.
Odgovor: Entalpijski dijagram s reaktantima $2\,\text{KNO}_3\text{(s)}$ na nižoj razini i produktima $2\,\text{KNO}_2\text{(s)} + \text{O}_2\text{(g)}$ na višoj razini uz $\Delta_r H^{\circ} = 248\text{ kJ mol}^{-1}$
Rješenje:
[Energetski dijagram]
44.4.
Postupak
Standardnu reakcijsku entalpiju izražavamo primjenom Hessova zakona:
$\Delta_r H^{\circ} = 2 \cdot \Delta_f H^{\circ}(\text{KNO}_2) + \Delta_f H^{\circ}(\text{O}_2) - 2 \cdot \Delta_f H^{\circ}(\text{KNO}_3)$
Standardna entalpija stvaranja elementarnog kisika iznosi $\Delta_f H^{\circ}(\text{O}_2) = 0\text{ kJ mol}^{-1}$.
Uvrštavanjem zadanih vrijednosti dobivamo:
$248\text{ kJ mol}^{-1} = 2 \cdot (-370\text{ kJ mol}^{-1}) - 2 \cdot \Delta_f H^{\circ}(\text{KNO}_3)$
$2 \cdot \Delta_f H^{\circ}(\text{KNO}_3) = -740\text{ kJ mol}^{-1} - 248\text{ kJ mol}^{-1} = -988\text{ kJ mol}^{-1}$
$\Delta_f H^{\circ}(\text{KNO}_3) = \frac{-988\text{ kJ mol}^{-1}}{2} = -494\text{ kJ mol}^{-1}$
Odgovor: $-494\text{ kJ mol}^{-1}$
$\Delta_r H^{\circ} = 2 \cdot \Delta_f H^{\circ}(\text{KNO}_2) + \Delta_f H^{\circ}(\text{O}_2) - 2 \cdot \Delta_f H^{\circ}(\text{KNO}_3)$
Standardna entalpija stvaranja elementarnog kisika iznosi $\Delta_f H^{\circ}(\text{O}_2) = 0\text{ kJ mol}^{-1}$.
Uvrštavanjem zadanih vrijednosti dobivamo:
$248\text{ kJ mol}^{-1} = 2 \cdot (-370\text{ kJ mol}^{-1}) - 2 \cdot \Delta_f H^{\circ}(\text{KNO}_3)$
$2 \cdot \Delta_f H^{\circ}(\text{KNO}_3) = -740\text{ kJ mol}^{-1} - 248\text{ kJ mol}^{-1} = -988\text{ kJ mol}^{-1}$
$\Delta_f H^{\circ}(\text{KNO}_3) = \frac{-988\text{ kJ mol}^{-1}}{2} = -494\text{ kJ mol}^{-1}$
Odgovor: $-494\text{ kJ mol}^{-1}$
Rješenje:
-494