Reactie- en verbrandingswarmte
Opgave 1
Zinkoxide reageert met waterstofchloride. Er ontstaat zinkchloride en vloeibaar water.
Bereken de reactiewarmte in \(\mathrm{J \ mol^{-1} \ ZnO}\) (\(\mathrm{T=298 \ K}\) en \(\mathrm{p=p_0}\)).
Uitwerking
\(\mathrm{ZnO + 2 \ HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2O}\)
\(\mathrm{\Delta E}=1 \cdot +3,51 \cdot 10^5\) \(+ 2 \cdot +0,923 \cdot 10^5\) \(+ 1 \cdot -4,15 \cdot 10^5\) \(+ 1 \cdot -2,86 \cdot 10^5\)\(= -1,65 \cdot 10^5 \ \mathrm{J \ mol^{-1} \ ZnO}\)
Dus \(-1,65 \cdot 10^5 \ \mathrm{J \ mol^{-1} \ ZnO}\)
Opgave 2
Op industriële schaal wordt chloor gemaakt met natriumchloride en water:
\(\mathrm{2 \ NaCl (s) + 2 \ H_2 O (l) \rightarrow 2 \ NaOH (s) + Cl_2 (g) + H_2 (g)}\)
Bereken de reactiewarmte in \(\mathrm{J \ mol^{-1} \ NaCl}\) (\(\mathrm{T=298 \ K}\) en \(\mathrm{p=p_0}\)).
Antwoord
\(2,71 \cdot 10^5 \ \mathrm{J \ mol^{-1} \ NaCl}\)
Opgave 3
Aluminiumbromide wordt bereidt met aluminium en waterstofbromide. Hierbij ontstaat ook waterstof.
Bereken de reactiewarmte in \(\mathrm{J \ mol^{-1} \ Al}\) (\(\mathrm{T=298 \ K}\) en \(\mathrm{p=p_0}\)). De vormingswarmte van aluminiumbromide is \(-5,725 \cdot 10^5 \ \mathrm{J \ mol^{-1}}\).
Uitwerking
\(\mathrm{2 \ Al + 6 \ HBr \rightarrow 2 \ AlBr_3 + 3 \ H_2}\)
\(\Delta E = 2 \cdot 0\) \(+6 \cdot 0,363 \cdot 10^5\) \(+ 2 \cdot -5,725 \cdot 10^5\) \(+ 3 \cdot 0\) \(= -9,272 \cdot 10^5 \ \mathrm{J \ per \ 2 \ mol \ Al}\)
\(\frac{-9,272 \cdot 10^5}{2}=-4,636 \cdot 10^5 \ \mathrm{J \ mol^{-1} \ Al}\)
Dus \(-4,636 \cdot 10^5 \ \mathrm{J \ mol^{-1} \ Al}\)
Opgave 4
Bereken met behulp van vormingswarmten de reactiewarmte voor de volledige verbranding van ethaanzuur. Neem aan dat het water dat vrijkomt vloeibaar is.
Komt de gevonden waarde overeen met de verbrandingswarmte van ethaanzuur?
Uitwerking
\(\mathrm{CH_3COOH + 2 \ O_2 \rightarrow 2 \ CO_2 + 2 \ H_2O}\)
\(\Delta E = 1 \cdot 4,84 \cdot 10^5\) \(+ 2 \cdot 0\) \(+2 \cdot -3,935 \cdot 10^5\) \(+ 2 \cdot -2,86 \cdot 10^5\) \(=-8,75 \cdot 10^5 \ \mathrm{J \ mol^{-1}}\)
De reactiewarmte is dus \(-8,75 \cdot 10^5 \ \mathrm{J \ mol^{-1}}\)
Dit komt ongeveer overeen met de verbrandingswarmte van ethaanzuur (\(-8,72 \cdot 10^5 \ \mathrm{J \ mol^{-1}}\)).
Opgave 5
In een gasfles zit \(400 \ \mathrm{g}\) butaan.
Bereken met behulp van de verbrandingswarmte van butaan hoeveel energie in \(\mathrm{J}\) er vrijkomt bij de volledige verbranding van deze hoeveelheid butaan.
Antwoord
Er komt \(1,98 \cdot 10^7 \ \mathrm{J}\) vrij bij de verbranding van \(400 \ \mathrm{g}\) butaan.