Il calore sviluppato dalla combustione di CO

Uno studente ha scritto:

La ringrazio per il problema con l’equazione di Nernst. Volevo chiedere qualche chiarimento su un altro problema, se possibile.

Calcolare il calore standard sviluppato dalla combustione di 2,20 m³ di monossido di carbonio con formazione di diossido a pressione 1,00 atm e t = 25 °C sapendo che le entalpie standard di formazione del monossido e del diossido sono -26,4 kcal/mol e -96,0 kcal/mol.

Ciò che penso di fare è:

1. cambio kcal/mol in kJ/mol moltiplicando i dati per 4,187 kJ
2. calcolo ΔH _reazione = somma ΔH dei prodotti per coeff. stechiom. – somma ΔH dei reagenti per coeff. stechiom. servendomi dalla reazione CO + ½O₂ = CO₂
3. per calcolare la quantità di calore sviluppato utilizzo q = n · ΔH _reazione, ma ho bisogno di n.

    

La mia domanda è: come trovare n? Servendomi dalla legge dei gas PV = nRT con n = PV/RT?

Mi viene un numero grande e non sono sicuro che sia giusto.

Rispondo così:

A parte qualche imprecisione nelle indicazioni, la via risolutiva che mi proponi è corretta.

Non essendo richiesto un risultato espresso in kJ, lo si può lasciare espresso pure in kcal; per quanto riguarda la sua entità, non preoccuparti se esso è grande: l’importante è che il risultato derivi da un percorso logico e dalla corretta applicazione delle leggi chimico-fisiche.

Poiché alle condizioni indicate il monossido di carbonio è effettivamente un gas, è sensato applicare l’equazione di stato dei gas ideali; devi soltanto ricordare che il risultato che ottieni è approssimato in quanto non è scontato che il monossido di carbonio si comporti esattamente come un gas ideale. In mancanza di indicazioni al riguardo è comunque legittimo seguire questa via.

I calcoli in dettaglio, con le indicazioni appropriate, sono questi:

ΔH°_reazione = ΣΔH°_{f. prodotti} – ΣΔH°_{f. reagenti}

ΔH°_reazione = ΔH°_f. CO_2(g) – (ΔH°_f. O_2(g) + ΔH°_f. CO_(g)) = 1 mol_CO2 · (-96,0 kcal/mol) – 1/2 mol_O2 · 0 kcal/mol – 1 mol_CO · (-26,4 kcal/mol) = -69,6 kcal

n CO = PV/RT = (1,00_atm · 2200_L) / (0,0821_{L atm/K mol} · 298_K) = 89,92 mol

calore sviluppato da 1 mol CO = q_molare = – ΔH°_reazione = 69,6 kcal/mol CO

q = n CO · q_molare = 89,92 mol CO · 69,6 kcal/mol CO = 6258 kcal

In conclusione, il calore standard sviluppato dalla combustione di 2,20 m³ di monossido di carbonio, espresso con il corretto numero di cifre significative, è 6,26·10³ kcal.