Zadanie 11.2. (0–2)
Treść
Molową entalpię spalania butan-1-olu można wyznaczyć doświadczalnie. W tym celu szklany palnik napełnia się butan-1-olem, a następnie waży. Za pomocą tak przygotowanego palnika ogrzewa się kolbę zawierającą wodę o znanej masie. Proces spalania alkoholu prowadzi się przez pewien czas, przy czym stale kontroluje się za pomocą termometru temperaturę wody w kolbie. Na zakończenie doświadczenia palnik waży się powtórnie.
Przeprowadzono opisane doświadczenie i na podstawie zmiany temperatury wody określono, że w tym doświadczeniu woda pobrała $Q = 50\,400$ J energii cieplnej pochodzącej ze spalania butan-1-olu.
W tabeli poniżej zestawiono dane z pomiaru masy palnika podczas doświadczenia.
| Masa palnika napełnionego butan-1-olem | 219,80 g |
| Masa palnika po zakończeniu doświadczenia | 218,32 g |
Na podstawie efektu cieplnego reakcji ($Q$) można obliczyć entalpię reakcji ($\Delta H$).
Oblicz molową entalpię spalania butan-1-olu. Pomiń straty ciepła. Wynik zapisz w zaokrągleniu do liczb całkowitych oraz z jednostką $\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$. Uwzględnij odpowiedni znak entalpii reakcji.
Pokaż odpowiedź
Wymagania określone w podstawie programowej
I. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie informacji. Zdający: 1) pozyskuje i przetwarza informacje z różnorodnych źródeł.
II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Zdający: 1) opisuje właściwości substancji i wyjaśnia przebieg procesów chemicznych.
I. Atomy, cząsteczki i stechiometria chemiczna. Zdający: 1) stosuje pojęcia: […] mol […]; 6) dokonuje interpretacji jakościowej i ilościowej równania reakcji w ujęciu molowym […].
XIV. Hydroksylowe pochodne węglowodorów – alkohole i fenole. Zdający: 2) opisuje właściwości chemiczne alkoholi na przykładzie reakcji: spalania […]; pisze odpowiednie równania reakcji.
Zasady oceniania 2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń prowadzących do wyznaczenia entalpii i zapisanie wyniku ze znakiem minus. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale: – popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego LUB – podanie wyniku bez jednostki LUB – podanie wyniku bez znaku minus ALBO – zastosowanie poprawnej metody, obliczenie liczby moli spalonego butan-1-olu. 0 pkt – rozwiązanie niespełniające powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązanie
$M_{\text{butanol}} = 74\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$
$n = \dfrac{m_{\text{butanol}}}{M_{\text{butanol}}} = \dfrac{219{,}80 - 218{,}32}{74} = 0{,}0200\ \text{mol}$
$\Delta H = \dfrac{-Q}{n_{\text{butanol}}} = \dfrac{-50400}{0{,}0200} = -2\,520\,000\ \text{J}\cdot\text{mol}^{-1} = \mathbf{-2520\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}}$