Kalorimeter

Hur långt har du kommit?

Teraeagle skrev:

Hur långt har du kommit?

Det jag har problem med att förstå är vad man ska göra med informationen av bensoesyra. Min första instinkt var att använda $△H=C_{s}m△T$, men jag fastnade i att försöka gå vidare från det. 

Värmet som frigörs motsvarar entalpiändringen eftersom trycket är konstant. Utan att ha räknat på det själv borde det bli så att du kör fast när du ska beräkna värmet eftersom du varken känner till kalorimeterns värmekapacitet eller hur mycket värme som bildas. Du har alltså två okända och bara en ekvation. Ej lösbart.

Det är där som bensoesyran kommer in i bilden, för du känner till entalpiändringen vid den förbränningen. Du kan alltså med samma resonemang utnyttja den reaktionen för att bestämma kalorimeterns värmekapacitet. När du har gjort det kan du bestämma entalpiändringen vid förbränning av magnesium.

Du vet varken c_s eller m, men du vet (eller kan beräkna) $\Delta H$ och $\Delta T$, så du kan beräkna produkten c_s^.m, d v s värmekapaciteten för kalorimetern.

Behöver du mer hjälp, så visa steg för steg hur du har gjort och fråga igen.

Teraeagle skrev:

Värmet som frigörs motsvarar entalpiändringen eftersom trycket är konstant. Utan att ha räknat på det själv borde det bli så att du kör fast när du ska beräkna värmet eftersom du varken känner till kalorimeterns värmekapacitet eller hur mycket värme som bildas. Du har alltså två okända och bara en ekvation. Ej lösbart.

Det är där som bensoesyran kommer in i bilden, för du känner till entalpiändringen vid den förbränningen. Du kan alltså med samma resonemang utnyttja den reaktionen för att bestämma kalorimeterns värmekapacitet. När du har gjort det kan du bestämma entalpiändringen vid förbränning av magnesium.

Alltså:

$$\begin{gathered} C_{s\left(bensoesyra\right)}=\frac{-3227 kJ/mol}{1.20 g \times 2.3 K}=-1169202.899J/mol\times g\times K \\ △H_{Mg}=(-1169202.899J/mol\times g\times K) \times 1.86 g \times 3.3 K =-7176567.391 J/mol\approx -7.177\times {10}^{6}J/mol \end{gathered}$$

Är detta rätt svar/tankesätt??

Nej. Nu har du räknat som om bensoesyran tar upp all värme som bildas vid förbränningen och att all värme som tas upp vid förbränning av magnesium på något sätt skulle höra ihop med bensoesyrans värmekapacitet.

Du måste först räkna ut hur många mol som finns i 1,20 gram bensoesyra och sedan hur mycket värme man får ut genom att förbränna så många mol av ämnet. När du vet det kan du räkna ut kalorimeterns värmekapacitet.

$q_1=-\Delta H_{c, bensoesyra}=C_{kalorimeter}\Delta T_{c, bensoesyra}$

När du har bestämt kalorimeterns värmekapacitet kan du bestämma förbränningsentalpin vid förbränning av magnesiummetallen med sambandet:

$q_2=-\Delta H_{c, magnesium}=C_{kalorimeter}\Delta T_{c, magnesium}$

Det du får ut då är entalpiändringen vid förbränning av 1,84 gram magnesium. Du får då omvandla det till en specifik förbränningsentalpi angiven som kJ/mol magnesium eftersom det är vad man frågar efter i uppgiften.

Teraeagle skrev:

Nej. Nu har du räknat som om bensoesyran tar upp all värme som bildas vid förbränningen och att all värme som tas upp vid förbränning av magnesium på något sätt skulle höra ihop med bensoesyrans värmekapacitet.

Du måste först räkna ut hur många mol som finns i 1,20 gram bensoesyra och sedan hur mycket värme man får ut genom att förbränna så många mol av ämnet. När du vet det kan du räkna ut kalorimeterns värmekapacitet.

$q_1=-\Delta H_{c, bensoesyra}=C_{kalorimeter}\Delta T_{c, bensoesyra}$

När du har bestämt kalorimeterns värmekapacitet kan du bestämma förbränningsentalpin vid förbränning av magnesiummetallen med sambandet:

$q_2=-\Delta H_{c, magnesium}=C_{kalorimeter}\Delta T_{c, magnesium}$

Det du får ut då är entalpiändringen vid förbränning av 1,84 gram magnesium. Du får då omvandla det till en specifik förbränningsentalpi angiven som kJ/mol magnesium eftersom det är vad man frågar efter i uppgiften.

Så $-△H_{Mg}=-4630.043478 \times {10}^3$och sen använda massan för Mg för att få fram kJ/mol?

Vi har ingen aning ifall du har räknat rätt om du inte visar dina beräkningar...

Teraeagle skrev:

Vi har ingen aning ifall du har räknat rätt om du inte visar dina beräkningar...

$$\begin{gathered} -△H_{bensoesyra}=C_{kalorimeter}△T_{bensoesyra} \\ {C}_{kalorimeter}=-\frac{△H_{bensoesyra}}{△T_{bensoesyra}}=\frac{-3227 kJ/mol}{2.3 K}=-1403.043... kJ/mol\times K \\ -△H_{Mg}=C_{kalorimeter}△T_{Mg}=(-1403.043... kJ/mol\times K)\times 2.3 K=-4630.043478 kJ/mol \\ \to △H_{Mg}=4620.043478 kJ/mol \end{gathered}$$

Det finns fortfarande flera fel i uträkningen.

Till att börja med ska du räkna ut reaktionsentalpin vid förbränning av 2,3 gram bensoesyra om det frigörs 3227 kJ för varje mol du förbränner. Du har räknat med att det förbränns en hel mol vilket inte är fallet. Du ska få ett värde med enheten joule, inte joule per mol som du har nu. Du borde reagera på orimligheten i att kalorimeterns specifika värmekapacitet dels är negativ och dels är beräknat per mol. Är det per mol kalorimetrar? Tar 6,022*10²³ kalorimetrar upp den mängden energi vid uppvärmning? Värmekapacitet definieras som hur mycket värme det krävs för att höja temperaturen med 1 K. Den kan heller inte vara negativ, för det skulle innebära att man måste föra bort värme för att temperaturen ska öka.

Se till att träna på att hantera enheter. Du bör dessutom lära dig att skilja på specifik värmekapacitet (även kallat värmekapacivitet) och värmekapacitet, för det är olika begrepp. Den specifika värmekapaciteten hittar man ofta i tabeller och anger värmekapaciteten per kg eller mol av ett ämne. Om man istället har ett visst objekt, kanske en bit metall, en swimmingpool eller som i det här fallet en kalorimeter pratar man snarare om dess värmekapacitet. Det mäts i enheten joule per kelvin och fås genom att multiplicera den specifika värmekapaciteten med massan hos objektet.

Till sist - gör en rimlighetscheck av svaret. Om entalpiändringen är positiv innebär det att reaktionen är endoterm och att det tas upp värme från omgivningen. Hur rimmar det med att temperaturen ökade?

Anledningen till att det blir fel är att du har glömt ett minustecken på andra raden. Förbränningsentalpin har ett negativt värde men du har satt in ett positivt värde. Du bör kontrollera dina beräkningar och göra en rimlighetsbedömning av svaret.