エンタルピーの計算方法と燃焼問題の解法
- エンタルピーの計算方法とは、内部エネルギー変化と圧力・体積の変化を考慮した式を用いて求めることです。
- 燃焼問題では、ボンベ熱量計を使用して炭化タングステンの燃焼に伴う内部エネルギー変化を求めることが求められます。
- 具体的な計算方法としては、ΔH = ΔU + RTΔn の式を利用してΔnを求めることが一般的です。
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エンタルピーの計算
エンタルピーの計算問題があるのですが、いまいちよく分かりません。 問題 体積一定のボンベ熱量計を用いて炭化タングステンWCを燃焼させたら1 molのWC燃焼に伴う内部エネルギー変化ΔU(300 K)は-1192 kJであった。300 KにおけるΔHはいくらか? このような問題なのですが・・・。 自分が考えた過程を書きます。 H=U+PV の式の両辺にΔを作用させて ΔH = ΔU + VΔP + PΔV ただし体積一定より ΔH = ΔU + VΔP ・・・(1) ここで状態方程式 PV = nRT の両辺にΔを作用させて VΔP + PΔV = RTΔn + nRΔT ただし体積、温度一定より VΔP = RTΔn よってこの式を(1)に代入して ΔH = ΔU + RTΔn ・・・(2) それで、ここからΔnを求めたいのですがよく分かりません。 自分としては U = 3/2nkT (k:ボルツマン定数)の両辺にΔを作用させてΔU = 3/2kTΔn これに値を代入して 1192 = 3/2*1.381*10^-23*300*Δn よってΔn=1.918*10^23になるのか、とも考えましたが、さすがにΔnが大きすぎます・・・。 どなたかお分かりになる方、ご教授ください。お願いいたします。
- syu-chem
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途中(式(2))まではよいとして、U=(3/2)nkTはよくありません。 ΔUは反応式の両辺の化学種の内部エネルギーの差です。 反応はWC + (5/2)O2→WO3 +CO2なのでしょうか?酸化タングステンは多種類あるし、揮発性のあるのもあると思います。つまりよくわかりません。 上の反応式だとして、圧力変化の原因はガス相のモル数変化(固相の体積変化によるΔPは無視)だけとすれば、VΔPは反応に伴うガスのモル数変化にRTをかければよいですね。あくまでも上の式で反応するならばですが、Δnは-3/2ですから、ΔH=ΔU-(3/2)RTとなるはずです。
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