Hoe de soortelijke warmte van ethanol berekenen?

Ik zit momenteel vast aan deze vraag. Kan iemand me hier alsjeblieft mee helpen?

100 g water werd verwarmd van $ \ pu {15 ° C} $ tot $ \ pu {70 ° C} $ door $ \ pu {20 g} $ ethanol te verbranden. Hoeveel energie heeft deze ethanol per mol?

Tot dusver heb ik berekend dat er $ \ pu {0,43 mol} $ in $ \ pu { 20 g} $ ethanol met de formule $ n = m / M $. \ begin {align} m & = \ pu {20 g} \\ M & = 12 + 3 + 12 + 2 + 16 + 1 = \ pu {46 g / mol} \\ n & = 20/46 = \ pu {0.43 mol} \\ \ end {align}

Vanaf hier weet ik niet zeker of ik de energie die wordt gebruikt om het water op te warmen moet delen door de hoeveelheid stof. Door de formule voor specifieke warmte te gebruiken,

$$ Q = c \ cdot m \ cdot \ Delta {} T = \ pu {4.2 J // g \ cdot K} \ cdot \ pu {100 g} \ cdot \ pu {55 K} = \ pu {23100 J} $$

$$ \ text {Energy per mole} = \ frac {\ pu {23100 J}} {\ pu {0.43 mol}} = \ pu {53720.93 J // mol}. $$

Is is dit het juiste antwoord?

Antwoord

Elke gram water heeft een soortelijke warmte van 4 J/(K.g) *. Dus het verwarmen van $ \ pu {100 g} $ water van $ \ pu {15 ° C} $ naar $ \ pu {70 ° C} $ zou duren:

Heat = (70°C - 15°C) * 100g * 4 J/(K.g) = 22,000 joules = 22 kJ 

$ \ pu {20 g} $ ethanol zou zijn:

Ethanol mol = (20g / 46,07 g/mol) = 0.43 mol 

Dit betekent dus dat:

0.43 mol = 22 kJ mol = 22 / 0.43 mol = 50677 J = 50.67 kJ 

Dus ethanol heeft 50.67 kJ/mol vs 53.72 kJ/mol b jij jij. Ik zou zeggen dat je je huiswerk goed hebt gemaakt, er is een heel klein verschil (ik heb een decimaal gebruikt om te berekenen, misschien niet. (Hieronder vind je een nauwkeuriger antwoord)).

* Specifieke waterwarmte : water verandert zijn soortelijke warmte wanneer het verandert warmte. Bijvoorbeeld: ( Wikipedia )

Water at 100 °C (steam) 2.080 J/(K.g) Water at 25 °C 4.1813 J/(K.g) Water at 100 °C 4.1813 J/(K.g) Water at −10 °C (ice) 2.05 J/(K.g) Normaly it"s used: 4.1813 J/(K.g) 

Een betere tabel is te vinden in een Franse pagina .
Door deze tabel te gebruiken, kunnen we een betere benadering uitvoeren:

Water heat = (70°C - 15°C) * 100g Water heat = (293.03 J - 63.04 J) * 100g Water heat = 229.99 J * 100g Water heat = 22,999 J = 22.999 kJ ≈ 22.9 kJ Ethanol mol = (20g / 46.07 g/mol) = 0.43 mol Exactly: 0,4341219882787063164749294551769 mol 0.43 mol = 22999 J mol = 22999 / 0.43 mol = 52978.19 J = 52.97819 kJ ≈ 52.97 kJ Exactly: 52978,196500000000000000000000001 J Answer: Ethanol has 52.97 kJ/mol. A value closer to your own value. 

PD: Ik ben maar een normaal persoon die van chemie houdt, misschien heb ik het mis. In de theorie heb ik bijvoorbeeld geen idee wat $ Q = c \ cdot m \ cdot \ Delta {} T = \ pu {4.2 \ frac {J} {g \ cdot K}} \ cdot \ pu {100 g} betekent \ cdot \ pu {55 K} = \ pu {23100 J} $ Nou, ik heb een paar ideeën, maar ik heb het niet op school geleerd.

Bewerken:

Ik merk dat je je eigen mol ethanol hebt (46 g/mol in plaats van mijn 46.07 g/mol) en je eigen specifieke warmte van water (4.2 J/(K.g)). Je moet het volgende doen:

Water heat = (70°C - 15°C) * 100g * 4.2 J/(K.g) Water heat = 55°C * 100g * 4.2 J/(K.g) Water heat = Water heat = 23100 J = 23.1 kJ Ethanol mol = (20g / 46 g/mol) = 0.43 mol Exactly: 0.43478260869565217391304347826087 mol 0.43 mol = 23100 J mol = 23100 / 0.43 Using mol decimals (0.43478260869565217391304347826087) mol = 53130 k = 53.13 kJ Using only 2 decimals (0.43) mol = 53720,93 J ≈ 53.72 kJ Exactly: 53720,930232558139534883720930233 J Answer: Ethanol has 53.13 kJ/mol (With decimals) or 53.72 kJ (with 2 decimal). So yes! You have done right! 

Opmerkingen

  • Kimchiboy03 ging uit van een warmtecapaciteit van $ \ pu {0,42 J / mol K} $, terwijl je eerste berekening uitgaat van een warmtecapaciteit van $ \ pu {0,4 J / mol K} $ een waarde die is bijna $ \ pu (5%} $ kleiner dan de eerste. Bovendien ging Kimchiboy03 uit van een molaire massa ethanol van $ \ pu {46 g / mol} $, en jij $ \ pu {46,07 g / mol} $. Deze dragen bij aan numerieke verschillen in de resultaten. Uiteindelijk zou ik $ \ pu {52978 J} $ afronden tot $ \ pu {52,98 kJ / mol} $, in plaats van tot $ \ pu { 52 0,97 kJ / mol} $. Zelfs als dit kan worden gezien als nit-picking.
  • @Buttonwood, oh, ik heb de waarde van de mol uit Wikipedia gebruikt.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *