Cara mengira haba peneutralan

Haba peneutralan ialah salah satu pengiraan paling mesra dalam bab termokimia kerana takrifnya tetap dan nombornya kemas. Yang memisahkan jawapan markah penuh daripada yang hampir tersasar ialah memahami apa yang anda bahagi dengannya, dan kebolehan menerangkan mengapa asid kuat dan asid lemah memberi nilai berbeza. Panduan ini merangkumi takrif, kaedah, contoh dikira, dan teori yang pemeriksa suka uji.

Takrif, dapatkan ini tepat-tepat

Haba peneutralan ialah haba yang dibebaskan apabila satu mol air terbentuk daripada peneutralan antara asid dan alkali. Dua perkataan dalam ayat itu memikul beban berat: satu mol air. Anda bahagikan haba yang dibebaskan bukan dengan mol asid secara am, tetapi dengan mol air yang terhasil.

Peneutralan sentiasa eksotermik, jadi suhu naik dan ΔH adalah negatif. Tindak balas asas, dalam bentuk ion, hanyalah ion hidrogen bergabung dengan ion hidroksida:

H⁺ + OH⁻ → H₂O

Anda boleh mengulang kaji tindak balas ini di halaman haba peneutralan kami.

Dua formula

Haba dibebaskan: Q = mcθ, di mana m ialah jisim campuran dalam gram (anggap ketumpatan 1 g cm⁻³, jadi cm³ ≈ g), c ialah 4.2 J g⁻¹ °C⁻¹, dan θ ialah kenaikan suhu dalam °C. Langkah demi langkah bahagian ini sahaja ada di halaman perubahan haba tindak balas kami.

Per mol air: ΔH = −Q ÷ n, di mana n ialah mol air yang terbentuk, dan ΔH dinyatakan dalam kJ mol⁻¹ dengan tanda negatif.

Kaedah dalam empat langkah

1. Jisim, m. Tambah dua isi padu dan anggap jumlahnya sebagai gram. Asid + alkali 25 cm³ + 25 cm³ memberi m = 50 g.
2. Perubahan suhu, θ. Suhu tertinggi tolak suhu mula.
3. Haba dibebaskan, Q = mcθ, kemudian bahagi dengan 1000 untuk kilojoule.
4. Mol air, n, kemudian ΔH = −Q ÷ n. Bagi asid monoprotik dan alkali monobes yang bertindak balas sepenuhnya, mol air = mol asid = mol alkali.

Contoh dikira

25 cm³ asid nitrik 2.0 mol dm⁻³ dicampur dengan 25 cm³ kalium hidroksida 2.0 mol dm⁻³. Suhu naik daripada 27.5 °C ke 41.0 °C. Kira haba peneutralan.

Langkah 1, jisim. Jumlah isi padu = 25 + 25 = 50 cm³, jadi m = 50 g.

Langkah 2, perubahan suhu. θ = 41.0 − 27.5 = 13.5 °C.

Langkah 3, haba dibebaskan.

Q = mcθ = 50 × 4.2 × 13.5 = 2835 J = 2.835 kJ

Langkah 4, mol air dan ΔH. Mol HNO₃ = 2.0 × (25 ÷ 1000) = 0.05 mol. KOH juga 0.05 mol, ia bertindak balas 1 : 1, jadi 0.05 mol air terbentuk.

ΔH = −2.835 ÷ 0.05 = −56.7 kJ mol⁻¹

Nilainya keluar hampir −57 kJ mol⁻¹, satu semakan waras yang berguna bagi asid kuat dan alkali kuat.

Mengapa asid kuat + alkali kuat sentiasa kira-kira −57 kJ mol⁻¹

Inilah teori yang dihargai pemeriksa. Asid kuat dan alkali kuat terion sepenuhnya dalam air. Jadi apa jua asid kuat dan alkali kuat yang anda pilih, satu-satunya tindak balas yang benar-benar berlaku ialah H⁺ + OH⁻ → H₂O. Kerana ia sentiasa tindak balas yang sama, haba dibebaskan per mol air sentiasa lebih kurang nilai yang sama, kira-kira −57 kJ mol⁻¹. Sebab itu asid hidroklorik, nitrik atau sulfurik dengan natrium atau kalium hidroksida semuanya mendarat berhampiran angka sama.

Mengapa asid lemah memberi nilai lebih kecil

Jika anda menggantikan asid kuat dengan asid lemah seperti asid etanoik, haba peneutralan adalah lebih kecil magnitudnya (kurang negatif, contohnya sekitar −55 kJ mol⁻¹ atau lebih rendah). Asid lemah hanya terion separa. Sebahagian tenaga yang dibebaskan digunakan untuk mengionkan molekul asid yang tinggal sepenuhnya sebelum ion H⁺nya boleh bertindak balas dengan OH⁻. Kerana sebahagian tenaga dialihkan kepada pengionan, kurang haba tersedia untuk menaikkan suhu, jadi ΔH lebih kecil. Kebolehan menyebut ayat itu sering bernilai satu markah penuh.

Kesilapan biasa yang perlu dielakkan

• Membahagi dengan mol asid apabila asid berlebihan. Gunakan mol air terbentuk, yang ditetapkan oleh bahan tindak balas penghad.
• Terlupa asid diprotik memberi dua mol air per mol asid. Bagi asid sulfurik yang dineutralkan sepenuhnya, asaskan mol air pada persamaan seimbang.
• Menggunakan jisim pepejal atau satu isi padu sahaja untuk m. m ialah jisim keseluruhan campuran.
• Menggugurkan tanda negatif. Peneutralan eksotermik, jadi ΔH negatif.

Jadikan kaedah automatik

Susunannya tidak pernah berubah: jisim, kenaikan suhu, Q = mcθ, mol air, kemudian ΔH dengan tanda negatif. Tambah penjelasan kuat-lawan-lemah dan anda boleh menjawab hampir mana-mana soalan peneutralan dalam bab termokimia. Jika anak anda boleh membuat aritmetik tetapi tersandung pada markah penjelasan, itulah yang dilatih guru satu-ke-satu dalam talian kami, dalam bahasa Inggeris, dari RM50 sejam, dengan percubaan satu jam berbayar. Lihat cara ia berjalan.