Calcolo dell’entalpia nelle reazioni chimiche: esercizi svolti

Gli esercizi che riguardano l’entalpia richiedono la considerazione di diverse relazioni termodinamiche. L’entalpia è definita come la somma dell’energia interna e del prodotto tra pressione e volume. Prima di procedere con la risoluzione degli esercizi, è necessario ricordare alcune relazioni fondamentali, come la variazione dell’energia libera e dell’entropia.

La variazione di energia libera, in uno stato standard, può essere calcolata utilizzando la formula: ΔG = ΔH − TΔS. Inoltre, in una reazione la variazione di energia libera è legata al quoziente di reazione: ΔG = ΔG° + RT ln Q.

Per quanto riguarda la variazione di entropia e di entalpia, le formule coinvolte sono:

ΔS° = Σ n ΔS°_prodotti – Σ n ΔS°_reagenti
ΔH° = Σ n ΔH°_prodotti – Σ n ΔH°_reagenti

Esercizio 1: Calcolo della variazione di entalpia per la formazione dell’acqua

Per calcolare la variazione di entalpia della reazione di formazione dell’acqua a partire da idrogeno e ossigeno gassosi, si considera la seguente reazione chimica: H₂ (g) + ½ O₂ (g) → H₂O + calore. Utilizzando i valori tabulati, si ottiene un ΔH° di -285.83 kJ.

Esercizio 2: Calcolo della variazione di entalpia per la reazione di combustione del metano

Per calcolare la variazione di entalpia della reazione di combustione del metano, che avviene secondo la reazione CH_4(g) + 2 O_{2(g) → CO2(g)} + 2 H₂O_(g) + calore, si applica l’equazione ΔH° = Σ n ΔH°_prodotti – Σ n ΔH°_reagenti. Si ottiene un ΔH° di -890.3 kJ.

Esercizio 3: Calcolo del calore prodotto dalla combustione del 2-propanolo

Nel terzo esercizio, si calcola il calore prodotto dalla combustione di 0.500 Kg di 2-propanolo, sapendo che i prodotti della reazione sono anidride carbonica e acqua, e che vi è un eccesso di ossigeno.

La reazione bilanciata di combustione del 2-propanolo è: 2 C₃H₈O _(l) + 9 O_2(g) →6 CO_2(g) + 8 H₂O_(g) + calore. Applicando l’equazione ΔH° = Σ n ΔH°_prodotti – Σ n ΔH°_reagenti, si ottiene un ΔH° di -4011.3 kJ/mol. Tale valore è riferito alla combustione di 2 moli di 2-propanolo, pertanto il calore sviluppato dalla combustione di 8.3 moli di 2-propanolo è pari a 16646 kJ.