لحساب كمية الحرارة المنبعثة أثناء تكوين 560 مل من الأمونيا ، من الضروري استخدام قانون هيس. يفترض هذا القانون أن تغير الطاقة في تفاعل كيميائي لا يعتمد على المراحل الوسيطة ويمكن فقط النظر في الحالات الأولية والنهائية للنظام.
يمكن تمثيل عملية تكوين الأمونيا بالمعادلة: ن2 + 3ح2 = 2ن3. بمعرفة الكتلة المولية لمواد البداية ، بالإضافة إلى محتوى الطاقة الحرارية لتكوين جزيء أمونيا واحد ، من الممكن حساب كمية الحرارة المنبعثة.
الصيغة المستخدمة في الحساب هي: أوش = ف / ن ، أين أوش هي الحرارة المنبعثة ، ف هي كمية الحرارة المنبعثة في ي ، ن هو عدد جزيئات الأمونيا.
نتيجة لذلك ، من أجل حساب كمية الحرارة المنبعثة أثناء تكوين 560 مل من الأمونيا ، من الضروري معرفة عدد جزيئات الأمونيا بالحجم المناسب واستخدام الصيغة أوش = ف / ن
- كيفية حساب الحرارة المنبعثة أثناء تكوين الأمونيا?
- صيغة التفاعل لتشكيل الأمونيا
- حساب كمية الأمونيا المتكونة
- حساب المحتوى الحراري لتكوين الأمونيا
- معامل إطلاق الحرارة أثناء تكوين الأمونيا
- مثال على حساب الحرارة المنبعثة أثناء تكوين الأمونيا
- سؤال وجواب
- كيفية حساب كمية الحرارة المنبعثة أثناء تكوين 560 مل من الأمونيا?
- ما هي العوامل التي يمكن أن تؤثر على كمية الحرارة المنبعثة أثناء تكوين الأمونيا?
- كيف يمكنني العثور على التأثير الحراري لتفاعل تكوين الأمونيا في الكتب المرجعية الكيميائية?
كيفية حساب الحرارة المنبعثة أثناء تكوين الأمونيا?
تعتمد الحرارة المنبعثة أثناء تكوين الأمونيا على قانون هيس ، الذي ينص على أن إجمالي الحرارة المنبعثة أو الممتصة أثناء تفاعل كيميائي يساوي الفرق بين مجموع درجات حرارة تكوين نواتج التفاعل ومجموع درجات حرارة تكوين المواد الأولية.
لحساب الحرارة المنبعثة أثناء تكوين الأمونيا ، تحتاج إلى معرفة حرارة تكوين المواد الأولية (النيتروجين والهيدروجين) وحرارة تكوين الأمونيا. عادة ما يتم توفير حرارة التكوين في الكتب المرجعية الكيميائية ويشار إليها بالجول (ي) لكل مول من المادة.
- تحديد حرارة تشكيل المواد الأولية:
- النيتروجين (ن2)
- هيدروجين (ح2)
- تحديد حرارة تكوين الأمونيا (نيو هامبشاير 3)
- احسب الحرارة المنبعثة بناء على قانون هيس:
الحرارة المنبعثة = حرارة تكوين الأمونيا - (حرارة تكوين النيتروجين + حرارة تكوين الهيدروجين)
تمثل القيمة المحسوبة الحرارة المنبعثة أثناء تكوين الكمية المحددة من الأمونيا.
صيغة التفاعل لتشكيل الأمونيا
يحدث تفاعل تكوين الأمونيا بمشاركة النيتروجين والهيدروجين. يمكن كتابة صيغة هذا التفاعل على النحو التالي:
ن2 + 3ح2 → 2نه3
توضح هذه الصيغة أن 1 جزيء نيتروجين (ن2) و 3 جزيئات هيدروجين (ح2) ضرورية لتكوين الأمونيا. نتيجة للتفاعل ، يتم تشكيل 2 جزيئات الأمونيا (نه3).
قبل تقشير التفاعل ، عادة ما يشار إلى ظروف التفاعل مثل درجة الحرارة والضغط والمحفزات. على سبيل المثال:
- درجة الحرارة: حوالي 400-500 C درجة مئوية
- الضغط: حوالي 200-300 الغلاف الجوي
- محفز: مسحوق الحديد مع إضافة الألومنيوم والبوتاسيوم
في ظل هذه الظروف ، يستمر تفاعل تكوين الأمونيا بإنتاجية وسرعة عالية. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن العمليات والمحفزات الأكثر تعقيدا تستخدم عادة في الصناعة لزيادة الكفاءة والجدوى الاقتصادية للتفاعل.
حساب كمية الأمونيا المتكونة
لحساب كمية الأمونيا المتكونة ، من الضروري معرفة عدد التفاعلات الكيميائية التي تحدث وعدد المواد المشاركة في التفاعل.
لهذه المهمة ، يتم تقديم البيانات الأولية في شكل حجم الأمونيا في ملليلتر. للحسابات ، من الضروري التبديل من الحجم إلى كمية المواد باستخدام معلومات حول كثافة الأمونيا. من المهم أيضا معرفة المعادلة الكيميائية لتفاعل تكوين الأمونيا من أجل تحديد القياس المتكافئ للتفاعل.
يمكن إجراء حساب كمية الأمونيا المتكونة على النحو التالي:
- تحديد كتلة الأمونيا باستخدام الكثافة.
- تحويل كتلة الأمونيا إلى كمية المواد باستخدام الكتلة المولية للأمونيا.
- تحديد كمية الأمونيا المتكونة باستخدام القياس المتكافئ لتفاعل كيميائي. للقيام بذلك ، تحتاج إلى معرفة المعاملات في معادلة التفاعل.
بعد الانتهاء من هذه الخطوات ، يمكنك الحصول على الكمية الإجمالية للأمونيا المتكونة. يمكن توضيح الحسابات من خلال الجدول التالي:
| خطوة | التنفيذ |
|---|---|
| 1 | وزن الأمونيا ، ز |
| 2 | كمية المواد الأمونيا ، مول |
| 3 | كمية الأمونيا شكلت ، مول |
لذلك ، لحساب كمية الأمونيا المتكونة ، من الضروري إجراء عدة خطوات وسيطة باستخدام البيانات والمعرفة المتاحة حول التفاعل الكيميائي. ستكون النتيجة توصيف كمي للأمونيا المتكونة في الشامات.
حساب المحتوى الحراري لتكوين الأمونيا
المحتوى الحراري لتكوين الأمونيا هو التغير في المحتوى الحراري أثناء تكوين 1 مول من الأمونيا من المواد الأولية في ظل الظروف القياسية (25 درجة مئوية و 1 ضغط جوي).
لحساب المحتوى الحراري لتكوين الأمونيا ، يتم استخدام المعادلة:
Delta \ دلتا اتش و = \ مجموع ن \ كدوت \ دلتا اتش H
أين:
- هو المحتوى الحراري لتكوين الأمونيا;
- n ن n-عدد المواد المشاركة في التفاعل;
- Delta \ دلتا ح is هو المحتوى الحراري القياسي لتكوين المادة المقابلة.
في هذه الحالة ، يتم تضمين مادتين ابتدائيتين — النيتروجين (ن2) والهيدروجين (ح2). يتم عرض معادلاتهم الكاملة للتفاعل والمحتوى الحراري للتكوين في الجدول:
| المادة | معادلة التفاعل | Delta \ دلتا ح, ، كج / مول |
|---|---|---|
| ن2 | ن2 + 3ح2 → 2نه3 | -46,2 |
| ح2 | ن2 + 3ح2 → 2نه3 | -285,8 |
لحساب المحتوى الحراري لتكوين الأمونيا ، نضرب كمية المادة في المحتوى الحراري ونضيف القيم التي تم الحصول عليها:
Delta \ دلتا اتش اتش = ن_{ن_2} \ دلتا اتش _ {ن_2} + ن_{ح_2} \دلتا اتش _ {ح_2}$
المادة ن2 موجود في معادلة التفاعل مع معامل 1 ، و ح2 — مع معامل 3. باستبدال القيم في المعادلة ، نحصل على:
Delta \دلتا ح_ف = 1 \سدوت (-46 ، 2) + 3 \ سدوت (-285 ، 8))
وبالتالي ، فإن المحتوى الحراري لتكوين الأمونيا سيكون مساويا لـ:
Delta \ دلتا إتش إف = -46.2-857.4 = -903.6 k كيلو جول / مول
لحساب كمية الحرارة المنبعثة أثناء تكوين 560 مل من الأمونيا ، من الضروري معرفة عدد مولات الأمونيا.
يتم استخدام الصيغة لهذا:
n ن = \ دفراك{ف}{ف_م}$
أين:
- n ن is هي كمية المادة (الشامات);
- V الخامس is هو حجم المادة (مل);
- هو الحجم المولي (مل/مول).
يمكن العثور على الحجم المولي للأمونيا (نيو هامبشاير 3) من كتلتها وكثافتها المولية:
V ف_م = \ دفراك{م}{
هو}}
أين:
- M م is هي الكتلة المولية للمادة (جم / مول);
- التحويم هو كثافة المادة (جم/مل).
الكتلة المولية للأمونيا (نيو هامبشاير 3) هي 17 جم/مول ، والكثافة حوالي 0.681 جم/مل. استبدال القيم في الصيغة ، نحصل على:
V ف_م = \ دفراك{17}{0.681} \ تقريبا 24.96 ml مل / مول
الآن يمكننا إيجاد عدد مولات الأمونيا بالصيغة:
n ن = \ دفراك{560}{24.96} \ تقريبا 22.44l مول
لذلك ، لتشكيل 560 مل من الأمونيا ، هناك حاجة إلى حوالي 22.44 مول من هذه المادة. لتحديد كمية الحرارة المنبعثة ، اضرب عدد المولات في المحتوى الحراري لتكوين الأمونيا:
Q ف = ن \ كدوت \ دلتا ح_ف$
استبدال القيم ، نحصل على:
Q س = 22.44 \ سدوت (-903.6) \ تقريبا -20 267 k كجj
تبلغ كمية الحرارة المنبعثة أثناء تكوين 560 مل من الأمونيا حوالي 20267 كيلو جول (تشير القيمة السالبة إلى إطلاق الحرارة في التفاعل).
معامل إطلاق الحرارة أثناء تكوين الأمونيا
يعتبر معامل إطلاق الحرارة (أو المحتوى الحراري للتفاعل) أثناء تكوين الأمونيا (نيو هامبشاير 3) معلمة مهمة لتحديد كمية الحرارة المنبعثة أثناء تفاعل كيميائي معين. يوضح هذا المعامل مقدار الحرارة التي يتم إطلاقها أو امتصاصها أثناء تكوين وحدة من المادة في تفاعل معين.
يمكن تمثيل التفاعل الأولي لتكوين الأمونيا من النيتروجين (ن2) والهيدروجين (ح2) بالمعادلة التالية:
ن2 + 3ح2 → 2نه3
لحساب معامل إطلاق الحرارة ، من الضروري معرفة المحتوى الحراري لتكوين الأمونيا في ظل الظروف القياسية (25 C ج ، 1 ضغط جوي). يشار إلى قيمة هذا المحتوى الحراري على أنها أوتشف وتساوي -46 كيلو جول / مول.
يعتمد الحساب الرياضي لمعامل إطلاق الحرارة على قانون هيس ، الذي ينص على أن المحتوى الحراري للتفاعل يساوي مجموع المحتوى الحراري لتكوين المنتج مطروحا منه مجموع المحتوى الحراري لتكوين الكاشف.
في هذه الحالة ، يمكن التعبير عن معامل إطلاق الحرارة على النحو التالي:
Δ ه = 2f هف(نه 3) — Δ هف(ن2) - 3δ هف (ح2)
باستبدال القيم المعروفة للانثالبي للتكوين ، من الممكن حساب كمية الحرارة المنبعثة أثناء تكوين الأمونيا.
على سبيل المثال ، لهذا التفاعل:
- أوشهف (نه 3) = -46 كيلو جول / مول
- أوشف (ن2) = 0 كيلو جول / مول (منذ ن2 هي الحالة القياسية)
- أوشف (ح2) = 0 كيلو جول / مول (منذ ح2 هي الحالة القياسية)
استبدال القيم في الصيغة ، نحصل على:
أوش = 2(-46 كج/مول) — 0 كج/مول-3 (0 كج/مول)
Δ = -92 كيلو جول / مول
وهكذا ، عندما يتم تكوين 560 مل (0.56 لتر) من الأمونيا ، يتم إطلاق كمية من الحرارة تتناسب مع معامل إطلاق الحرارة.
مثال على حساب الحرارة المنبعثة أثناء تكوين الأمونيا
يمكن حساب الحرارة المنبعثة أثناء تكوين الأمونيا باستخدام التفاعلات الحرارية وبيانات المحتوى الحراري القياسية. في هذا المثال ، سوف نستخدم التفاعل الحراري التالي:
ح2 (ز) + 3 ح2 (ز) - 2 ح3 (ز) + ف
أين:
- س هي الحرارة المنبعثة أثناء تكوين الأمونيا (في ي)
- ح2 (ز) هو الهيدروجين الجزيئي (في حالة غازية)
- نيو هامبشاير 3 (ز) - الأمونيا (في الحالة الغازية)
لحساب حرارة التفاعل ، تحتاج إلى معرفة المحتوى الحراري القياسي لتشكيل المواد ، معبرا عنه في ي/مول. في هذه الحالة ، يكون المحتوى الحراري القياسي لتكوين المواد كما يلي:
| المادة | أوشو ، ي / مول |
|---|---|
| حاء 2 (ز) | 0 |
| ن 3 (ز) | -46 |
باستخدام هذه البيانات ، من الممكن حساب الحرارة المنبعثة أثناء تكوين الأمونيا باستخدام الصيغة التالية:
س = incoming (نh) واردة-formed (نδ) شكلت
أين:
- ن هو عدد مولات المادة
- أوش هو المحتوى الحراري القياسي لتشكيل مادة (في ي / مول)
لتشكيل 1 مول من الأمونيا ، من الضروري استخدام 1 مول من الهيدروجين و 3 مول من الهيدروجين الجزيئي ، على التوالي:
- المواد الواردة:
- ح2 (ز — - 1 مول
- 3 ساعات 2 (جم — - 3 مولات
- المواد المشكلة:
- 3 (ز — - 2 مول
استبدال البيانات في الصيغة وإجراء الحسابات اللازمة ، نحصل على:
س = (1 * 0 + 3 * 0) — (2 * -46) = 92 ج.
وهكذا ، عندما يتم تكوين 560 مل من الأمونيا ، يتم إطلاق 92 جول من الحرارة.
سؤال وجواب
كيفية حساب كمية الحرارة المنبعثة أثناء تكوين 560 مل من الأمونيا?
لحساب كمية الحرارة المنبعثة أثناء تكوين الأمونيا ، من الضروري معرفة معادلة التفاعل والتأثير الحراري لتفاعل تكوين الأمونيا. على سبيل المثال ، يمكن تمثيل تفاعل تكوين الأمونيا من النيتروجين والهيدروجين بالمعادلة: ن2 + 3ح2 2 2ن3. يمكن العثور على التأثير الحراري لتفاعل تكوين الأمونيا عند درجة حرارة وضغط معينين في الكتب المرجعية الكيميائية. معرفة كمية الأمونيا المتكونة (560 مل) والتأثير الحراري للتفاعل ، من الممكن حساب كمية الحرارة المنبعثة.
ما هي العوامل التي يمكن أن تؤثر على كمية الحرارة المنبعثة أثناء تكوين الأمونيا?
قد تعتمد كمية الحرارة المنبعثة أثناء تكوين الأمونيا على عدة عوامل. أولا ، إنه التأثير الحراري لتفاعل تكوين الأمونيا ، والذي يمكن أن يكون مختلفا في ظل ظروف درجات الحرارة والضغط المختلفة. ثانيا ، قد تعتمد كمية الحرارة المنبعثة على كمية الأمونيا المتكونة — فكلما زاد تكوين الأمونيا ، سيتم إطلاق المزيد من الحرارة. أيضا ، قد تتأثر كمية الحرارة المنبعثة بوجود محفزات أو مواد أخرى تشارك في تفاعل تكوين الأمونيا.
كيف يمكنني العثور على التأثير الحراري لتفاعل تكوين الأمونيا في الكتب المرجعية الكيميائية?
للعثور على التأثير الحراري لتفاعل تكوين الأمونيا ، يمكنك الرجوع إلى الكتب المرجعية الكيميائية ، والتي توفر بيانات عن التأثيرات الحرارية للتفاعلات الكيميائية المختلفة. عادة ما يتم تقديم هذه البيانات في الجداول أو قواعد البيانات ، والتي تشير إلى التأثير الحراري للتفاعل في ظل ظروف معينة. على سبيل المثال ، يمكنك العثور على قيمة التأثير الحراري لتفاعل تكوين الأمونيا في درجة حرارة الغرفة والضغط. قد تحدد بعض الكتب المرجعية التأثيرات الحرارية لدرجات الحرارة والضغوط المختلفة.