H5.2 - Reactiewarmte berekenen

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

leerdoelen

5.2.1  Je kunt de reactiewarmte van een reactie berekenen met
            behulp van de vormingswarmte.

5.2.2 Je kunt het rendement als percentage van de
            theoretische opbrengst gebruiken in berekeningen aan
            energieomzettingen.

Hoe heet de energie die opgeslagen zit in stoffen?

1. Reactie energie
2. Onzichtbare energie
3. Nucleaire energie
4. Chemische energie

Maak de volgende zin af: Bij de verbanding van hout…

1. komt warmte vrij, dus het is een exotherme reactie.
2. wordt warmte ontrokken, dus het is een endotherme reactie.
3. wordt warmte ontrokken, dus het is een exotherme reactie.
4. komt warmte vrij, dus het is een endotherme reactie.

sleep de woorden naar de juiste plek

niet alle woorden worden gebruikt

beginstoffen

reactieproducten

Eact

geactiveerde toestand

E vrijgekomen 

E toegevoerd

niet-ontleedbare stoffen

Bij een exotherme reactie komt er energie vrij. 

De eindproducten bevatten minder energie dan beginproducten.

Het netto energie-verschil is negatief.

Bij een  endotherme reactie moet continu energie worden toegevoegd. 

De eindproducten bevatten meer energie dan de beginproducten.

Het netto energie verschil is positief.

Reactie-energie berekenen

Soms is het niet mogelijk om via een experiment de reactie-energie te berekenen, bijvoorbeeld omdat er ook nevenreacties verlopen. Ook verlies je vaak warmte aan de omgeving, omdat de meetopstelling niet 100% geïsoleerd is.

 Het is ook mogelijk om de reactie-energie te berekenen met waarden uit een tabel. Maar dan moeten we de waarden wel eerlijk kunnen vergelijken.

Eerlijk vergelijken

Om te kunnen vergelijken hoe hoog de Mount Everest is ten opzichte van de Alpen, moeten we afspreken wat het nulniveau is. Voor hoogtemetingen is dat: zeeniveau

Om te kunnen vergelijken hoeveel energie verschillende stoffen hebben, moeten we afspreken wat het nulniveau is:

de chemische energie van
niet-ontleedbare stoffen is 0 J / mol

vormingsenergie

De energie die vrijkomt bij (of nodig is voor) de vorming van een stof uit de niet-ontleedbare stoffen noem je de vormingsenergie

Deze waarden kun je vinden in Binas tabel 57A en B

Vormingswarmte

Energie die nodig is om één mol van die stof te vormen

- Binas tabel 57 

- in 10⁵ joule per mol stof

- negatief betekent energie komt vrij 

let op!

- Elementen (zoals O₂ of C) vormingswarmte = 0

- sommige stoffen komen vaker voor (verschillende fase)

Wat is de vormingsenergie van waterstof?

1. 0 J per mol
2. -2,42 x10^5 J per mol
3. -2,86 x 10^5 J per mol
4. -1,88 x 10^5 J per mol

Wat is de vormingsenergie van waterdamp?

1. 0 J per mol
2. -2,42 x10^5 J per mol
3. -2,86 x 10^5 J per mol
4. -1,88 x 10^5 J per mol

Bij een endotherme reactie wordt de temperatuur voor en na de reactie gemeten. Voor de reactie is de temperatuur 20°C, wat is de temperatuur na de reactie?

1. Dat is afhankelijk van de soort stof
2. 20°C
3. Hoger dan 20°C
4. Lager dan 20°C

Bij een bepaalde reactie geldt
ΔE= +15,3 Joule per mol. Wat voor een reactie is dit?

1. Een koelingsreactie
2. Een verbrandingsreactie
3. Een exotherme reactie
4. Een endotherme reactie

Vaak worden exotherme reacties in het lab gekoeld met ijswater, waarom?

1. Omdat deze reacties alleen verlopen als het ijskoud is.
2. Om de reactie sneller te laten verlopen.
3. Omdat de opbrengst van de reactie dan hoger wordt.
4. Omdat de temperatuur zo kan oplopen dat een vloeistof gaat koken.

H6.2

H6.2

aantekening (neem over!)

Hoe bereken je de reactie-energie met behulp van de vormingsenergie?

E = Ereactieproducten  -  Ebeginstoffen 

stappenplan

1. Noteer de kloppende reactievergelijking

2. Noteer onder elke stof de vormingswarmte uit Binas 57 en houd rekening
     met het aantal mol  (bijv 3 H2O = 3x vormings-warmte H2O)

4. Tel de energie van de beginstoffen op (Ebeginstoffen) en van de
      reactieproducten op (Ereactieproducten)

5. Bereken      E :       E =  (Ereactieproducten)  - (Ebeginstoffen)   
                                                                                                                            Gebruik haakjes!

6. Controleer of je      E nog moet omrekenen naar J per 1 mol

Bereken Ebegin (= Ebeginstoffen) 
           en Eeind (=Ereactieproducten)

uitwerking

En....klopte jouw antwoord?
  TIP: Let op de tekens, gebruik haakjes!

Reactiewarmte

Voor elke reactie is energie nodig of komt energie vrij

Die hoeveelheid energie kun je berekenen = reactiewarmte

Deze bereken je met:

Reactiewarmte = vormingswarmte reactieproducten - vormingswarmte beginstoffen

TIP: houd hierbij rekening met de molverhoudingen uit de gegeven reactievergelijking!

Voorbeeld(zie binas tabel 57)

De vorming van lachgas uit de elementen stikstof en zuurstof:

  2 N₂ (s) +  O₂ (g) → 2 N₂O(g)  

vormingswarmte reactieproducten: 

2 mol N₂O = + 0,816x 105 (J/mol) * 2 = 1,632 x 10⁵ J

vormingswarmte beginstoffen = 0 (want elementen)

reactiewarmte = eind- begin = 1,632 - 0 = 1,632 x 10⁵ J

 

vormingswarmte per mol

Soms moet je de vormingswarmte per mol stof berekenen.

dan moet je dus nog delen door het aantal mol stof.

voorbeeld:

We hebben net de vormingswarmte van deze reactie berekend:

2 N2 (s) +  O2 (g) → 2 N2O(g)  = 1,632 x 105J per 2 mol vrijgekomen N2O

Dat is per mol N2O = (1,632:2) = 0,816*105J per 1 mol vrijgekomen N2O

geef de reactiewarmte van deze reactie:

uitwerking

Reactieproducten =  CH₄     = -0,75 x 105  (binas 57B)
                                            2 H₂O = (gas, binas 57A) = -2,42x 105 * 2 = -4, 84 x 105

Beginstoffen  =            4 H₂ = element = 0 * 4 = 0

                                            CO₂ = - 3,935 x 105

totaal = eind - begin = (-0,75  + - 4,84) - (0 + -3,935) = -1,655*105 joule