Cara mengira haba tindak balas

Pengiraan haba tindak balas nampak menakutkan tetapi sebenarnya dua formula pendek yang digunakan dalam urutan sama setiap kali. Sebaik anda boleh mencari haba dibebaskan dengan Q = mcθ dan kemudian menukarnya kepada nilai per mol, anda boleh mengendalikan haba peneutralan, penyesaran, pemendakan dan pembakaran dengan satu kaedah. Panduan ini menetapkan kaedah itu menggunakan silibus termokimia, dengan contoh penyelesaian penuh.

Dua formula yang anda perlukan

Formula 1, perubahan haba:

Q = mcθ

• Q ialah perubahan haba, dalam joule (J).
• m ialah jisim larutan yang dipanaskan, dalam gram (g).
• c ialah muatan haba tentu, diambil sebagai 4.2 J g⁻¹ °C⁻¹ bagi air dan larutan cair.
• θ ialah perubahan suhu, dalam °C (suhu akhir tolak suhu awal).

Formula 2, haba tindak balas per mol:

ΔH = Q ÷ n

di mana n ialah bilangan mol bahan tindak balas yang menentukan tindak balas, dan ΔH biasanya dinyatakan dalam kJ mol⁻¹. Kaedah penuh ada pada halaman haba tindak balas per mol kami.

Kaedah dalam lima langkah

1. Cari jisim, m. Anggap ketumpatan larutan ialah 1 g cm⁻³, jadi isi padu dalam cm³ sama dengan jisim dalam g. Jika anda campur 50 cm³ + 50 cm³, jisimnya 100 g.
2. Cari θ, perubahan suhu: akhir tolak awal. Kenaikan bagi eksotermik, penurunan bagi endotermik.
3. Kira Q = mcθ dalam joule, kemudian bahagi dengan 1000 untuk mendapat kilojoule.
4. Cari bilangan mol, n, bahan tindak balas utama, guna mol = kemolaran × isi padu (dalam dm³).
5. Kira ΔH = Q ÷ n dan lekatkan tanda: negatif bagi eksotermik, positif bagi endotermik.

Langkah demi langkah bagi bahagian haba sahaja ada pada perubahan haba tindak balas jika anda mahu melatih itu sahaja.

Menetapkan tanda dengan betul

Di sinilah markah hilang. Jika suhu naik, haba dibebaskan, tindak balas eksotermik, dan ΔH negatif. Jika suhu turun, haba diserap, tindak balas endotermik, dan ΔH positif. Sentiasa tulis tanda, haba tindak balas tanpanya bukan jawapan lengkap.

Contoh penyelesaian: haba peneutralan

50 cm³ asid hidroklorik 1.0 mol dm⁻³ dicampur dengan 50 cm³ natrium hidroksida 1.0 mol dm⁻³. Suhu naik daripada 28.0 °C kepada 34.8 °C. Cari haba peneutralan.

Langkah 1, jisim. Jumlah isi padu = 50 + 50 = 100 cm³, jadi m = 100 g.

Langkah 2, perubahan suhu. θ = 34.8 − 28.0 = 6.8 °C.

Langkah 3, perubahan haba.

Q = mcθ = 100 × 4.2 × 6.8 = 2856 J = 2.856 kJ

Langkah 4, mol. Mol HCl = 1.0 × (50 ÷ 1000) = 0.05 mol. NaOH juga 0.05 mol, dan ia bertindak balas 1 : 1, jadi 0.05 mol air terbentuk.

Langkah 5, per mol dan tanda. Suhu naik, jadi tindak balas eksotermik dan ΔH negatif:

ΔH = −Q ÷ n = −2.856 ÷ 0.05 = −57.1 kJ mol⁻¹

Itu nilai klasik bagi asid kuat dineutralkan oleh alkali kuat, satu semakan waras yang baik. Tindak balas itu sendiri ada pada halaman haba peneutralan kami.

Kaedah sama bagi haba tindak balas lain

• Haba penyesaran, contohnya serbuk zink berlebihan ditambah kepada kuprum(II) sulfat. Guna mol bahan tindak balas penghad (garam dalam larutan). Jisim m ialah jisim larutan.
• Haba pemendakan, campur dua larutan yang membentuk mendakan; m ialah jumlah isi padu campuran.
• Haba pembakaran, di sini air dalam tin kuprum dipanaskan oleh bahan api yang terbakar, jadi m ialah jisim air, dan n ialah mol bahan api terbakar (daripada kehilangan jisim penunu). Yang ini diukur berbeza, tetapi Q = mcθ kemudian ΔH = Q ÷ n masih terpakai.

Kesilapan lazim yang perlu dielakkan

• Guna jisim yang salah. Dalam peneutralan dan penyesaran, m ialah jisim larutan, bukan hanya air ditambah dan bukan jisim pepejal. Dalam pembakaran, m ialah jisim air yang dipanaskan.
• Lupa menukar kepada kilojoule. ΔH dinyatakan dalam kJ mol⁻¹, jadi bahagi Q dengan 1000.
• Gugurkan tanda. Eksotermik negatif, endotermik positif, sentiasa ditunjukkan.
• Guna mol yang salah. Guna mol bahan tindak balas yang menjadi asas takrif (bagi peneutralan, asid atau alkali yang memberi air terbentuk).

Berlatih sehingga urutan menjadi automatik

Urutan tidak pernah berubah: jisim, perubahan suhu, Q = mcθ, mol, kemudian ΔH = Q ÷ n dengan tanda. Kerjakan satu peneutralan, satu penyesaran dan satu soalan pembakaran dan corak itu terkunci. Jika memilih jisim yang betul atau mol yang betul terus mengganggu anda, itu perkara pantas untuk dibetulkan dengan seorang guru, kelas satu-ke-satu dalam talian kami berjalan dalam bahasa Inggeris dari RM50 sejam, dengan percubaan satu jam berbayar. Lihat cara ia berjalan jika anda mahu ini dilatih terhadap soalan Kertas 2 sebenar.