H5.1 Reactiewarmte meten

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

H5.1 Reactiewarmte meten

leerdoelen 5.1

voorkennistoets

• vraag 1&2: energiediagrammen --> worden besproken in dit hoofdstuk
• vraag 3: kloppende reactievergelijking opstellen van een volledige
                      verbranding van een koolwaterstof 
                      --> er ontstaat altijd CO2 en H2O
                      --> volgorde kloppend maken: 1) C   2) H   3) O
• vraag 5: rekenen met reactievergelijkingen:
• vraag 4,6,7,8: worden besproken in dit
                                hoofdstuk

Beredeneer of het volgende proces exotherm of endotherm is:
a) het verbranden van aardgas (= methaan)

1. exotherm, want er komt warmte (en licht) vrij
2. endotherm, want je moet het aansteken.
3. exotherm, want je moet het aansteken
4. endotherm, want er komt warmte (en licht) vrij

Beredeneer of het volgende proces exotherm of endotherm is:
a) het verbranden van 'campinggas' (= butaan)

1. exotherm, want er komt warmte (en licht) vrij
2. endotherm, want je moet het aansteken.
3. exotherm, want je moet het aansteken
4. endotherm, want er komt warmte (en licht) vrij

methaan en butaan vergelijken

Beide reacties leveren energie op:

methaan = -8,90*10⁵ J/mol 

butaan = -28,75*10⁵ J/mol

Welke van de 2 reacties levert de laagste CO₂-emissie op in g CO₂ per J?

methaan en butaan vergelijken

Verbranden:

CH₄ + 2 O₂ --> CO₂ + 2 H₂O
1 mol CH₄ ==> ...... g CO₂

2 C₄H₁₀ + 13 O₂ --> 8 CO₂ + 10 H₂O
1 mol C₄H₁₀ ==> ...... g CO₂

methaan en butaan vergelijken

CH₄ = -8,90*10⁵ J/mol en C₄H₁₀ = -28,75*10⁵ J/mol

           44 g CO₂                                 176 g CO₂

conclusie?

De brandstof ............... is de meest duurzame van deze 2 want ...............................................

methaan en butaan vergelijken

CH₄ = 44/8,90*10⁵ = 4,94*10^-5 g CO₂ /J
en C₄H₁₀ = 176/28,75*10⁵ = 6,12*10^-5 g CO₂/J

        

conclusie?

De brandstof CH₄ is de meest duurzame van deze 2 want heeft de laagste uitstoot van koolstofdioxide/J.

Leg uit of het volgende proces exotherm of endotherm is:
b) het fotosyntheseproces
(iemand moet het antwoord zo aan de klas toelichten)

1. exotherm
2. endotherm
3. geen idee

d) de elektrolyse van water

c) het verdampen van water
 op je hand

Beredeneer of de volgende processen exotherm of endotherm zijn:

EXOTHERM

ENDOTHERM

EXOTHERM

ENDOTHERM

Verdampingswarmte van water

Verdampingswarmte is de warmte die nodig is om een vloeistof die op het kookpunt is, om te zetten in de gasvorm.

Geef een verklaring op microniveau waarom water een relatief hoge verdampingswarmte heeft t.o.v. het zwaardere ethaan.(tip: denk aan hoofdstuk 2).

Reactiewarmte meten

warmtemeter

De reactiewarmte in J/mol  kan dan berekend worden m.b.v.: 

NOVA boek blz 166

stappenplan

opgave b: Temperatuur stijgt ==> exotherm ==> dE < 0

stap 1: noteer je gegevens 

stap 2: zoek C_w op in tekst of Binas tabel 8-12

stap 3: vul formule Q = m*C_w*dT in

stap 4: bereken E = Q/(aantal mol)

stappenplan

stap 1: dT = 21,3 K; 0,050 mol Mg en 125*10^-3 = 0,125 mol H⁺ 

stap 2: C_w = 4,18*10³ J*kg^-1*K^-1= 4,18 J*g^-1*K^-1

stap 3: bereken m_totaal ==> 125mL * 0,998 g/mL = 124,8 g
                                                             0,050 mol * 24,31 g/mol =  1,216 g                 Q = 126,02 g* 4,18 * 21,3 = 11220,1 J = 1,122*10⁴ J

exotherm dus Q =  -1,122*10⁴ J

stappenplan

 Q = -1,122*10⁴ J

stap 4: Mg + 2 H⁺--> Mg²⁺ + H₂

         0,050mol Mg = limiterende factor 

==> E = -1,122*10⁴ J / 0,050 mol = -2,2*10⁵ J/mol Mg
                                                                    (2 significant)

Practicum

stappenplan:

stap 1: noteer je gegevens 

stap 2: zoek Cw op in tekst of Binas tabel 8-12

stap 3: vul formule Q = m*Cw*dT in

stap 4: bereken E = Q/(aantal mol)
Bepaal volgens het stappenplan de E in J/mol Al in de reactie:

2 Al + 6 H⁺ --> 2 Al³⁺ + 3 H₂

Wat is het rendement van deze TL-balk?

1. 8%
2. 32%
3. 80%
4. 20%

Wat is het rendement van deze electriciteitscentrale?

1. 230/370 *100 = 62%
2. 230/600*100 = 38%
3. (230+370)/600 = 80%
4. 370/600 = 62%

leerdoelen 5.1

Ik kan een energiediagram maken en gebruiken

0100

Ik kan de duurzaamheid van een brandstof beredeneren

0100