tentaplugg.nu
av studenter för studenter
Kurskod
K0016K
Kursnamn
Kemiska principer
Datum
2012-04-23
Material
Deltentamen 4
Kursexaminator
Lars Gunneriusson
Betygsgränser
3 = 50-74,5%; 4 = 70-89,5%; 5 = 90-100%
Tentamenspoäng
70,8%
Övrig kommentar
Avdelningen för kemiteknik
Luleå tekniska universitet
Kemiska principer, K0016K
Deltentamen 4: Termodynamik
Tentamensdatum: 2012-05-24
Skrivtid: 1 pass
Tentamensutlämning: Nästkommande vecka
Poäng och betygsberäkning:
Ett medelvärde för de procentuella resultaten från deltentamen 1 till 4 beräknas.
Följande betygsgränser gäller:
För betyg 3 på kursen krävs medelvärdet 50 %
För betyg 4 på kursen krävs medelvärdet 70 %
För betyg 5 på kursen krävs medelvärdet 90 %
Därutöver krävs att minst 25 % av poängsumman uppnåtts för varje enskild deltentamen.
Studenter som inte uppnår godkänt betyg får vid detta kurstillfälles ordinarie tentamen själv
välja vilken/vilka delar som ska skrivas om för att uppnå godkänt betyg. Det sist skrivna
resultatet för den valda delen eller delarna räknas då in i slutresultatet.
Observera att denna möjlighet enbart ges vid detta kurstillfälles ordinarie tentamen. Om
ytterligare tentamen blir aktuellt skrivs fortsättningsvis fullständig tentamen över hela kursens
innehåll.
LYCKA TILL!!!
Tillåtna hjälpmedel: Kemiska Data, räknare
Lös endast en uppgift per inlämnat blad och märk dem med namn och personnummer. Blad
utan dessa personuppgifter kommer inte att rättas.
Utförliga och fullständiga lösningar/motiveringar krävs för full poäng.
Anta standardtillstånd och 25 C (exakt) om inte annat anges.
1
10p
Krockkuddar i bilar blåses upp, genom en reaktion där natriumazid, NaN3(s),
reagerar och producerar en stor volym kvävgas. Den viktigaste reaktionen är:
NaN3(s)
H = -21.7 kJ mol-1
Na(s) + 1.5N2(g)
a) En krockkudde blåses upp av 67.0 g kvävgas (omkring 60 dm3) Beräkna
entalpiändringen vid reaktionen, samt massan natriumazid som behövdes för att
bilda denna volym kvävgas.
(4p)
b) Anta att all reaktionsvärme åtgår till att värma den bildade kvävgasen, vilken
blir då temperaturen hos gasen omedelbart efter att den bildats? Anta
temperaturen 25.00 C före reaktionen.
(4p)
c) Vilket värde har H f för NaN3(s)?
(2p)
Lösning
a) M(N2) = 28.01 g/mol
n( NaN 3 )
n( N 2 )
1
1.5
n(N2) = (67.0/28.01) mol
2.3920 mol
n(NaN3) = (2/3) n(N2) = (2/3) (67.0/28.01) mol
M(NaN3) = 65.01 g/mol
1.59466 mol
m(NaN3) = 104 g
H = n(NaN3) (-21.7 kJ/mol) = -34.604 kJ
( H = n(N2) (2/3) (-21.7 kJ/mol) = -34.604 kJ
)
H = -34.6 kJ
b) Cp(N2,g) = 29.12 JK-1mol-1
H(uppt.)
- H (avg.)
H = n Cp T
496.8 K
34.604 kJ
T = H/(n Cp) = 34.604·103 J/(2.3920 mol·29.12 JK-1mol-1)
Temperaturen blir då 25.00 C + 496.8 C
522 C
(795 K)
Temperaturen sjunker dock snabbt, gasens värmekapacitet är ju också låg vilket gör att risken
för brännskador blir låg.
Bildat Na omvandlas till ofarliga produkter genom reaktioner med andra hjälpämnen.
c) Hf : ”Entalpiändringen vid bildningen av ett ämne ur grundämnena i deras stabilaste
tillstånd”. Definitionsmässigt är dessa ämnens Hf -värden satta till = 0. =>
Na(s) + 1.5N2(g)
NaN3(s)
Hf = 21.7 kJ mol-1
2
14p
Bränd kalk har många användningsområden, men ett av de största är till
rökgasrening i kolkraftverk. Den brända kalken framställs enligt:
CaCOB3(kalcit)
CaO(s) + CO2(g)
B
B
a) Beräkna H och S för reaktionen.
b) Beräkna p(CO2) när processen befinner sig i jämvikt vid 100.0 C
c) Vid vilken temperatur blir koldioxidtrycket 1 atm?
d) Vad är den största källan till osäkerhet i beräkningen?
B
B
(4p)
(4p)
(4p)
(2p)
Lösning
a)
Ämne
CaO(s)
CO2(g)
CaCO3(s)
H (kJ/mol)
S (J mol-1K-1)
(1)
(2)
(3)
(1)+(2)-(3)
(1)+(2)-(3)
S (J mol-1K-1)
39.75
213.74
92.9
Hf (kJ/mol)
-635.09
-393.51
-1206.9
178.3
160.59
S = 160. J mol-1K-1
H = 178.3 kJ/mol
Obs! Att ange enheten som J/mol·K innebär (J/mol)·K, inte J/(mol·K)!
Bättre då att skriva Jmol-1K-1
b) CaCO3(s)
Generellt:
CaO(s) + CO2(g)
1 pCO2
CaO CO2
CaCO3
1
1
T
H
R
ln K
G° = H° - T S° = -RTlnK
178.3 10 3
1
8.314510 373.15
ln K
K
pCO2
S
R
160.59
= -38.1543
8.314510
K = p(CO2) = 2.69 10-17 bar
c) p(CO2) = 1.013 bar bar
H 1
S
ln K
R T
R
R ln K
T
H
1
T
S
K = 1.013
ln K
S
H
R
R ln K
H
S
R
1
T
1
T
T
S
H
R ln K
178.3 10 3
K =1111 K
8.314510 ln 1.01325 160.59
t = 838 C (1.11 103 K)
d) Antagandet att H (och S ) är temperaturoberoende. Vid en noggrannare beräkning, så
behövs data på dessa storheters temperaturberoende.
