17.13. Cho phản ứng nhiệt nhôm sau:
2 Al(s) + Fe2O3(s) → Al2O3(s) + 2Fe(s)
Biết nhiệt tạo thành, nhiệt dung của các chất (nhiệt lượng cần cung cấp để 1 kg chất đó tăng lên 1 độ được cho trong bảng sau:
Chất |
$\Delta _{f}H_{298}^{o}$(kJ/mol) |
C (J/g.K) |
Chất |
$\Delta _{f}H_{298}^{o}$(kJ/mol) |
C (J/g.K) |
Al |
0 |
|
Al2O3 |
-16,37 |
0,84 |
Fe2O3 |
-5,14 |
|
Fe |
0 |
0,67 |
Giả thiết phản ứng xảy ra vừa đủ, hiệu suất 100% nhiệt độ ban đầu 25°C nhiệt lượng tỏa ra bị thất thoát ra ngoài môi trường là 50%. Tính nhiệt độ đạt được trong lò phản ứng nhiệt nhôm.
Bài Làm:
Xét phản ứng giữa 2 mol Al với 1 mol Fe2O3 tạo ra 1 mol Al2O3 và 2 mol Fe
Biến thiên enthalpy của phản ứng:
$\Delta _{f}H_{298}^{o}$=$\Delta _{f}H_{298}^{o}$( Al2O3) + 2$\Delta _{f}H_{298}^{o}$(Fe) - 2$\Delta _{f}H_{298}^{o}$( Al) - $\Delta _{f}H_{298}^{o}$( Fe2O3)
= 102. (-16,37) + 2.0 - 2.0 - 160.(-5,14) = - 847,34 (kJ).
Nhiệt dung của sản phẩm: C = 102.0,84 + 2.56.0,67 = 160,72 (J.K$^{-1}$)
Nhiệt độ tăng lên: ∆T = $\frac{847,34.10^{3}.50%}{160,72}$= 2636 (K)
Nhiệt độ đạt được = (25 + 273) + 2636 = 2934 (K)