Azetylen - dies ist eine chemische Verbindung, die eines der einfachsten Kohlenwasserstoffe darstellt. Seine Formel – C2H2. Wenn Acetylen in Sauerstoff verbrannt wird, erfolgt eine chemische Reaktion, die zu Wasser und Kohlendioxid führt.
Eine der interessantesten Eigenschaften von Acetylen ist seine hohe Energieeffizienz. Während der Verbrennung von Acetylen wird eine beträchtliche Menge an Wärme freigesetzt. Diese Eigenschaft macht es zu einer idealen Wahl für den Einsatz in Brennern und Schweißgeräten.
Wie viel Wärme wird jedoch bei der Verbrennung einer bestimmten Menge Acetylen freigesetzt? Um diesen Wert zu berechnen, wird das Hessengesetz verwendet. Er schreibt vor, dass der Enthalpiezuwachs am reakciya Ende aus der Summe aller Enthalpien der entstandenen Zwischenzustände besteht, selbst wenn sie virtuell und unmöglich sind.
Definition von Acetylen
Acetylen der chemischen Formel C2H2 besteht aus zwei Kohlenstoffatomen und zwei Wasserstoffatomen, die durch eine dreifache Bindung miteinander verbunden sind.
Acetylen hat eine breite Palette von Anwendungen, einschließlich der Verwendung als Brennstoff und Schweißgas, industriellen Prozessen, der Herstellung organischer Verbindungen und anderen Industriebereichen.
Acetylen-Verbrennungsreaktion
2C2H2 + 5O2 → 4CO2 + 2H2O
Diese Reaktion ist exotherm, dh sie wird von der Freisetzung von Wärme begleitet. Sie können das Hessengesetz oder die Wärmetabellen der Verbindungsbildung verwenden, um die Menge der freigesetzten Wärme zu berechnen.
Um die Berechnung durchzuführen, ist es notwendig, die Anzahl der an der Reaktion beteiligten Acetylenmole zu kennen. Basierend auf der Molmasse von C2H2 ist es möglich, die Masse von Acetylen zu bestimmen und sie dann unter Verwendung des Verhältnisses zwischen Masse und Molmasse in die Anzahl der Molen umzuwandeln.
Nehmen wir an, wir haben 13 g Acetylen. Wir berechnen die Anzahl der Molen mit der Molmasse von Acetylen:
Die Molmasse von Acetylen (C2H2) = (12.01 g/mol × 2) + (1.01 g/mol × 2) = 26.04 g/mol
Anzahl der Mol = Masse / Molmasse = 13 g / 26.04 g/mol = 0.4999 mol
Die Wärme, die beim Verbrennen von 1 Mol Acetylen freigesetzt wird, beträgt -1299.58 KJ. Um die freigesetzte Wärme beim Verbrennen von 13 g Acetylen zu berechnen, multiplizieren wir die Wärme mit der Anzahl der Motten:
Wärme = -1299.58 KJ × 0.4999 mol = -649.58 KJ
Somit wird beim Verbrennen von 13 g Acetylen etwa -649.58 kj Wärme freigesetzt.
Reaktionskoeffizienten
Um die Menge an Wärme zu berechnen, die bei der Verbrennung von Acetylen freigesetzt wird, müssen Sie die Reaktionskoeffizienten kennen, die es ermöglichen, das Verhältnis zwischen den anfänglichen Reagenzien und den Endprodukten zu bestimmen.
Betrachten Sie die Gleichung der Acetylenverbrennungsreaktion:
| Reagen | Lebensmittel |
|---|---|
| C2H2 + O2 | CO2 + H2O |
Aus dieser Gleichung geht hervor, dass jedes Molekül von Acetylen C2H2 mit zwei Sauerstoffmolekülen O2 reagiert und zwei Moleküle von CO2-Kohlendioxid und ein Wassermolekül H2O bildet.
Die Koeffizienten vor Materie-Formeln zeigen die Anzahl der Moleküle jeder Substanz an, die an der Reaktion beteiligt ist. In diesem Fall ist der Koeffizient vor Acetylen C2H2 1, vor Sauerstoff O2 - 2, vor Kohlendioxid CO2 - 2 und vor Wasser H2O - 1.
Mit diesen Koeffizienten können Sie die Molmengen von Reagenzien und Produkten berechnen und dann die Menge der freigesetzten Wärme anhand thermochemischer Daten bestimmen.
Berechnung der Wärme, die bei der Verbrennung von 13 g Acetylen zugeteilt wird
Um die Wärme zu berechnen, die bei der Verbrennung von Acetylen freigesetzt wird, ist es notwendig, die Standardenthalpie der Acetylenbildung und der Reaktionsprodukte sowie die Molmasse von Acetylen zu kennen.
Schritt 1: Finden Sie die Molmasse von Acetylen (C)2H2).
Die Molmasse von Acetylen (C2H2) = die Molmasse von Kohlenstoff (C) * die Anzahl der Kohlenstoffatome + die Molmasse von Wasserstoff (H) * die Anzahl der Wasserstoffatome.
Kohlenstoff (C) hat eine Molmasse von 12.01 g/mol und Wasserstoff (H) hat eine Molmasse von 1.01 g/mol.
Die Molmasse von Acetylen = 12.01 g/mol * 2 + 1.01 g/mol * 2 = 26.04 g/mol.
Schritt 2: Berechnen Sie die Menge an Mol Acetylen für dieses Gewicht (13 g).
Menge an Mol Acetylen = Acetylen-Masse / Acetylen-Molmasse
Menge an Mol Acetylen = 13 g / 26.04 g/mol ≈ 0.499 mol.
Schritt 3: Berechnen Sie die freigesetzte Wärme beim Verbrennen von Acetylen.
Reaktionshärte = Menge an Acetylen-Mol * Standardreaktionsenthalpie
Standardenthalpie der Acetylen-Verbrennungsreaktion (C2H2) ist gleich -1251 KJ/ mol.
Reaktionshärte = 0.499 mol * (-1251 KJ/mol) ≈ -624 KJ.
Somit wird beim Verbrennen von 13 g Acetylen etwa 624 kj Wärme freigesetzt.
Beispiele für die Berechnung der Wärme
Betrachten wir einige Beispiele für die Berechnung der Wärme, die bei der Verbrennung von 13 g Acetylen freigesetzt wird:
Zuerst müssen wir die Menge an Acetylen-Motten finden. Verwenden Sie dazu die Formel:
acetylen-Motten = Acetylen-Masse / Acetylen-Molmasse
Die Molmasse von Acetylen (C2H2) beträgt ungefähr 26 g/ mol, daher:
motte Acetylen = 13 g / 26 g/mol = 0,5 mol
Dann verwenden wir die Gorenje-Reaktionsgleichung von Acetylen:
C2H2 + 5/2 O2 → 2 CO2 + H2O + Q
Wobei Q für die bei der Reaktion freigesetzte Wärme steht.
Aus der Gleichung geht hervor, dass beim Verbrennen von 1 Mol Acetylen 1300 KJ Wärme freigesetzt wird.
Q = Anzahl der Acetylenmole * Reaktionswärme
Q = 0,5 mol * 1300 KJ/mol = 650 KJ
Somit wird beim Verbrennen von 13 g Acetylen etwa 650 kj Wärme freigesetzt.
Nehmen wir an, wir haben Informationen über die Wärme der Acetylen-Bildung (ΔHf) und die Wärme der CO2-Bildung (ΔHf1), H2O (ΔHf2).
ΔHf(C2H2) = 227 KJ/mol
ΔHf(CO2) = -393,5 KJ/mol
ΔHf(H2O) = -286 KJ/mol
Mit dem Hessengesetz können wir die Wärme der Reaktion finden:
Q = Σ(Motten der Produkte * Wärme der Produktbildung) - Σ(Motten der Reagenzien * Wärme der Reagenzienbildung)
Q = (2 mol CO2 * -393,5 KJ/mol) + (1 Mol H2O * -286 KJ/mol) - (1 Mol C2H2 * 227 KJ/mol)
Somit beträgt die geschätzte Reaktionswärme ungefähr -787 KJ. Ein negativer Wert zeigt an, dass die Reaktion exotherm ist, dh Wärme wird freigesetzt.
Nun können wir anhand des resultierenden Werts der Reaktionswärme die Wärme finden, die bei der Verbrennung von 13 g Acetylen freigesetzt wird:
Q = Reaktionswärme * Anzahl der Acetylenmole
Q = -787 KJ * 0,5 mol = -393,5 KJ
Somit wird beim Verbrennen von 13 g Acetylen etwa -393,5 kj Wärme freigesetzt.
