37अभिक्रियाओं की ऊर्जा: दहन और आबंध ऊर्जाएँ

हल — अभ्यास 37.1.

लकड़ी का जलना: ऊष्माक्षेपी। बर्फ़ का पिघलना: ऊष्माशोषी (वह अपने परिवेश से ऊष्मा लेती है, यद्यपि यह रासायनिक अभिक्रिया नहीं है)। शीत पैक: ऊष्माशोषी। हाथ गरम करने वाली थैली: ऊष्माक्षेपी। धूप में शर्करा बनाना: ऊष्माशोषी (ऊर्जा प्रकाश से आती है)।

हल — अभ्यास 37.2.

$Q = 3.0 \times 890.7 = 2.7 \times 10^{3}\,\mathrm{kJ}$, लगभग $2.7\,\mathrm{MJ}$।

हल — अभ्यास 37.3.

अभिकारकों में। अंतर परिवेश को मुक्त होता है, ज़्यादातर ऊष्मा के रूप में।

हल — अभ्यास 37.4.

$n = 100 / 46.0 = 2.17\,\mathrm{mol}$; $Q = 2.17 \times 1367.6 = 2.97 \times 10^{3}\,\mathrm{kJ}$, लगभग $3.0\,\mathrm{MJ}$।

हल — अभ्यास 37.5.

ऐसे आबंधों के एक मोल को तोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा, अणु और परमाणु गैस अवस्था में मानकर। साझा युग्म दोनों परमाणुओं को साथ बाँधे रखता है: उन्हें अलग खींचना उस आकर्षण के विरुद्ध काम करना है, जिसमें ऊर्जा लगती है।

हल — अभ्यास 37.6.

टूटे: $2 \times 436 + 498 = 1370\,\mathrm{kJ}$; बने: $4 \times 464 = 1856\,\mathrm{kJ}$; $E_r \approx 1370 - 1856 = -486\,\mathrm{kJ}$: ऊष्माक्षेपी।

हल — अभ्यास 37.7.

एथेनॉल $\ce{CH3-CH2-O-H}$ में 5 $\ce{C-H}$, 1 $\ce{C-C}$, 1 $\ce{C-O}$ और 1 $\ce{O-H}$ हैं। टूटे: $5 \times 415 + 345 + 350 + 464 + 3 \times 498 = 4728\,\mathrm{kJ}$। बने: $4 \times 741 + 6 \times 464 = 5748\,\mathrm{kJ}$। $E_r \approx -1020\,\mathrm{kJ}$, परिमाण में मापे गए $1367.6\,\mathrm{kJ}$ से लगभग एक चौथाई कम।

हल — अभ्यास 37.8.

प्रोपेन: $2219.2 / 0.0440 = 5.04 \times 10^{4}\,\mathrm{kJ}/\mathrm{kg} = 50.4\,\mathrm{MJ}/\mathrm{kg}$। मेथेन: $890.7 / 0.0160 = 55.7\,\mathrm{MJ}/\mathrm{kg}$। दोनों आलेख के अनुसार।

हल — अभ्यास 37.9.

$Q = 1500 \times 4.18 \times 85 = 5.33 \times 10^{5}\,\mathrm{J} = 533\,\mathrm{kJ}$; $n = 533 / 890.7 = 0.598\,\mathrm{mol}$, अर्थात $0.598 \times 16.0 = 9.6\,\mathrm{g}$ मेथेन; आधी ऊर्जा नष्ट होने पर, $19\,\mathrm{g}$।

हल — अभ्यास 37.10.

हाइड्रोजन > मेथेन > प्रोपेन > ऑक्टेन > एथेनॉल। $48.0 / 142.9 = 0.34\,\mathrm{kg}$ हाइड्रोजन।

हल — अभ्यास 37.11.

टूटे: $946 + 3 \times 436 = 2254\,\mathrm{kJ}$; बने: $6 \times 390 = 2340\,\mathrm{kJ}$; $E_r \approx -86\,\mathrm{kJ}$: थोड़ा ऊष्माक्षेपी।

हल — अभ्यास 37.12.

पानी: $250 \times 4.18 \times 20 = 2.09 \times 10^{4}\,\mathrm{J} = 20.9\,\mathrm{kJ}$। एथेनॉल: $1.20 / 46.0 = 0.0261\,\mathrm{mol}$, जो $0.0261 \times 1367.6 = 35.7\,\mathrm{kJ}$ मुक्त कर सकता था। दक्षता $20.9 / 35.7 \approx 59\,\%$। हानियाँ: वायु द्वारा ले जाई गई ऊष्मा, डिब्बे और स्टैंड को गरम करने वाली ऊष्मा, अपूर्ण दहन (कालिख), कुछ एथेनॉल का बिना जले वाष्पित होना।

हल — अभ्यास 37.13.

$\ce{2C8H18 + 25O2 -> 16CO2 + 18H2O}$: प्रति $5470\,\mathrm{kJ}$ कार्बन डाइऑक्साइड के 8 मोल, $352\,\mathrm{g}$, इसलिए प्रति मेगाजूल $352 / 5.470 = 64.4\,\mathrm{g}$। $\ce{C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O}$: प्रति $2219.2\,\mathrm{kJ}$ $132\,\mathrm{g}$, इसलिए प्रति मेगाजूल $59.5\,\mathrm{g}$। मेथेन, $49.4\,\mathrm{g}$ के साथ, सबसे कम मुक्त करती है।

हल — अभ्यास 37.14.

सारणी औसत आबंध ऊर्जाएँ देती है, जबकि कार्बन डाइऑक्साइड के $\ce{C=O}$ आबंध औसत से अधिक प्रबल हैं; मापे गए मान द्रव पानी के लिए हैं, जिसका संघनन गैस अभिक्रिया से अधिक ऊर्जा मुक्त करता है; और विधि हर आबंध को उसके पड़ोसियों से स्वतंत्र मानती है। अनुमान फिर भी उपयोगी है: वह बिना किसी माप के सही चिह्न (ऊष्माक्षेपी) और परिमाण की सही कोटि देता है।

हल — अभ्यास 37.15.

टूटे: $4 \times 464 = 1856\,\mathrm{kJ}$; बने: $2 \times 436 + 498 = 1370\,\mathrm{kJ}$; $E_r \approx +486\,\mathrm{kJ}$: ऊष्माशोषी, इसलिए ऊर्जा देनी पड़ती है। बाद में हाइड्रोजन को जलाने पर यह ऊर्जा वापस मिलती है: हाइड्रोजन कहीं और उत्पन्न ऊर्जा को संचित करती है, स्वयं कोई ऊर्जा नहीं बनाती।