Reactiewarmte berekenen met vormingswarmtes
Met vormingswarmtes reken je uit hoeveel energie een reactie opneemt of afgeeft. Dit onderdeel van energie komt steeds terug in de examenvragen over energieomzetting.
Bij een reactie veranderen de stoffen, en daarmee verandert ook hun energie. De reactiewarmte is het verschil tussen de energie van de eindstoffen en de energie van de beginstoffen.
Een vormingswarmte is de energie die vrijkomt of nodig is bij het vormen van 1 mol van een stof uit de elementen. Elementen in hun standaardtoestand, zoals Fe(s) en H2(g), hebben een vormingswarmte van 0.
Zo reken je de reactiewarmte uit in drie stappen:
- tel de vormingswarmtes van de beginstoffen op, elk vermenigvuldigd met de coëfficiënt
- doe hetzelfde voor de eindstoffen
- trek de som van de beginstoffen af van de som van de eindstoffen, dus ΔE = E eind − E begin
Let op de coëfficiënten. Een stof die twee keer in de vergelijking staat, telt ook twee keer mee. Het getal geldt voor de reactie zoals die is opgeschreven. Wil je de reactiewarmte per mol van een bepaalde stof, dan deel je door het aantal mol van die stof.
Een positieve reactiewarmte hoort bij een endotherme reactie, waarbij energie wordt opgenomen. Een negatieve waarde hoort bij een exotherme reactie, waarbij energie vrijkomt.
Onthoud
De reactiewarmte is het verschil tussen de eindstoffen en de beginstoffen.
Vormingswarmtes van elementen in hun standaardtoestand zijn nul.
Elke vormingswarmte telt mee zo vaak als de coëfficiënt in de vergelijking aangeeft.
Een positief teken betekent endotherm en een negatief teken betekent exotherm.
Voorbeeld uit een echt examen
ex1
Bereken de reactiewarmte van reactie 3 per mol ijzer bij 298 K. Reactie 3 is Fe2O3(s) + 3 H2(g) → 2 Fe(s) + 3 H2O(g).
- 1
Haal de vormingswarmtes op: Fe2O3(s) is −8,24·10⁵ J per mol en H2O(g) is −2,42·10⁵ J per mol. Fe(s) en H2(g) hebben een vormingswarmte van 0.
Veelgemaakte fouten
Leerlingen trekken de eindstoffen af van de beginstoffen, waardoor het teken omgekeerd is. Reken altijd eindstoffen min beginstoffen.
Leerlingen vergeten de coëfficiënten bij de vormingswarmtes. Vermenigvuldig elke vormingswarmte eerst met het aantal mol uit de reactievergelijking.
Leerlingen geven een endotherme reactie een negatief teken. Een positieve reactiewarmte hoort bij opname van energie.
Snel checken
Gegeven zijn de vormingswarmtes van CO(g) −110,5 kJ mol⁻¹ en van CO2(g) −393,5 kJ mol⁻¹. Hoe groot is de reactiewarmte van de reactie 2 CO(g) + O2(g) → 2 CO2(g)?
Wat geldt voor een endotherme reactie?