Kemiallinen reaktio, joka voi tuottaa paljon lämpöä 2-3 yksinkertaisesta nestemäisestä ainesosasta?
On helmikuu 18, 2021 by adminTee kokeilu, jonka haluan kokeilla hyödyntämällä lämpösähköä ja haluan tuottaa lämpöä yksinkertaisella kemiallisella reaktiolla. Ihannetapauksessa haluaisin sekoittaa 2 nestettä yhteen (joista toinen olisi vettä tai alkoholia olisi hienoa), jotka voivat saavuttaa kiehuvan veden lämpötilan muutaman minuutin tai kauemmin. Sivutuotteiden on oltava vain muita nesteitä, jotka voidaan tyhjentää helposti, tai kaasuja, jotka eivät ole vaarallisia ihmisille. Ei kiinteitä jätteitä ja syövyttämättömiä / syöpää aiheuttavia / syövyttäviä.
Toistaiseksi olen löytänyt sellaisen, joka on lähellä tarpeitani, mutta tuottaa silti kiinteää jätettä ja ei ole erityisen turvallista, joka on kalsiumoksidi. + Vesi -> Kalsiumhydroksidi + Lämpö. Tämä saattaa toimia, jos on olemassa toinen neste, jonka voin lisätä pääreaktion jälkeen, jotta kalsiumhydroksidi muutettaisiin nesteeksi hävitettäväksi.
Kommentit
- Mielestäni hyödyllisin asia, jonka voin sanoa, on se, että tämä tuntuu vaaralliselta.
- Se olisi vaarallista vain, jos se ei tekisi ' t eivät vastaa vaatimuksiani. Reaktio tapahtuisi dekantterilasissa, jota ympäröi lämpösähköinen verkko, ja kun reaktio oli suoritettu, se valutettiin toiseen säiliöön turvallista hävittämistä varten.
- Väkevöity rikkihappo plus vesi tekisi hyvää työtä. Se tappaisi helposti myös sinun silmäsi.
- Olen ' työskennellyt laboratoriossa tarpeeksi kauan tietääksesi, tuotatko niin suuren eksotermin että toivot voivasi saada siitä jatkuvaa, käyttökelpoista sähköntuotantoa, dekantterilasin ja jonkin verran verkkoa, ei ole edes läheskään laskea suojarakennukseksi. Katsokaa heitä kemistejä, mitä he käyttävät, kun heillä on pääsy kaikkiin näihin hienoihin reagensseihin ja haluavat tuottaa voimakasta, mutta hallittavaa lämpöä? Sähkölämmitin , se ' s mitä.
Vastaa
Ensimmäinen asia, joka tulee mieleen, jos sinulla on pääsy varastohuoneeseen, on kahden ratkaisun sekoittaminen: (1) NaOH; (2) HCI. Tämä voi vapauttaa paljon lämpöä, jos liuokset ovat riittävän väkevöityjä, ja se muodostaa suolavettä, jos NaOH: lla ja HCl: llä on sama molaarisuus.
Muokkaa: Olen lounastaukoillani, joten tein osan matematiikasta …
Tässä tapauksessa kiinnostava kemiallinen reaktio on:
$$ \ ce {OH- + H + – > H2O} $$
Vakio Näiden lajien muodostumisen entalpiat ( $ \ Delta H_ \ mathrm f ^ \ circ $ ) ovat:
$$ \ begin {array} {lr} \ hline \ text {Laji} & ΔH_ \ mathrm f ^ \ circ / \ pu {kJ mol-1} \\ \ hline \ ce {OH-} & -229.99 \\ \ ce {H +} & 0.00 \\ \ ce {H2O} & -288,83 \\ \ hline \ end {array} $$
Näin ollen reaktion entalpia muuttuu seuraavasti:
$$ \ Delta H ^ \ circ = -288.83 \ mathrm {kJ / mol} – (-229.99 \ \ mathrm {kJ / mol} +0 \ \ mathrm {kJ / mol}) = -58,84 \ \ mathrm {kJ / mol} $$
Siksi $ 1 \ \ mathrm {mol} $ / $ \ c e {NaOH} $ + $ 1 \ \ mathrm {mol} $ / $ \ ce {HCl} $ , saat 58,84 dollaria \ \ mathrm {kJ} $ lämpöä. Oletetaan, että haluat vapauttaa tarpeeksi lämpöä saadaksesi verkkoliuoksen enintään 100 dollaria \ \ mathrm {^ \ circ C} $ .
Veden lämpökapasiteetti on 4,18 dollaria \ \ mathrm {J / (g \ ^ \ circ C)} $ . Oletetaan, että sinulla on $ 1 \ \ mathrm L $ / $ \ ce {NaOH} $ + $ 1 \ \ mathrm L $ / $ \ ce {HCl} $ , tarvitset tarpeeksi lämpöä lämpötilan nostamiseen $ 2 \ \ mathrm L $ vettä 100 dollaria \ \ mathrm {^ \ circ C} $ . I ”Oletetaan, että vesi alkaa $ 25 \ \ mathrm {^ \ circ C} $ , joten sinulla on $ 2 \, 000 \ \ mathrm g $ ja 75 dollaria \ \ mathrm {^ \ circ C} $ jäljellä.
$ 4.18 \ \ mathrm {J / (g \ ^ \ circ C)} \ cdot 2 \, 000 \ \ mathrm g \ cdot 75 \ \ mathrm {^ \ circ C} = 62 \, 700 \ \ mathrm J = 62.7 \ \ mathrm {kJ} $$
Kuinka monta moolia $ \ ce {NaOH} $ + $ \ ce {HCl} $ tarvitsetko niin paljon lämpöä?
$$ \ frac {q} {\ Delta H ^ \ circ} = \ frac {62,7 \ \ mathrm {kJ}} {58,84 \ \ mathrm { kJ / mol}} = 1.065 \ \ mathrm {mol} $$
Tämä tarkoittaisi, että voit sekoittaa $ 1 \ \ mathrm L $ / $ 1.065 \ \ mathrm M $ $ \ ce {NaOH} $ + $ 1 \ \ mathrm L $ / $ 1.065 \ \ mathrm M $ / $ \ ce {HCl} $ , ja teoreettisesti odottaa saadaksesi lämpötilan, joka on lähellä $ 100 \ \ mathrm {^ \ circ C} $ .
Tämä saattaa olla poissa käytöstä, koska olen tehnyt joitain oletuksia:
- $ \ Delta H ^ \ circ $ on vakio lämpötilan suhteen välillä $ 25 \ \ mathrm {^ \ circ C} $ – $ 100 \ \ mathrm {^ \ circ C} $ . Tämä ei välttämättä ole totta.
- veteen liuenneet suolat eivät vaikuta merkittävästi sen lämpökapasiteettiin.
- Sinulla on $ 2 \, 000 \ \ mathrm g $ vettä 1,065 dollaria \ \ mathrm M $ $ \ ce {NaOH} $ + $ 1.065 \ \ mathrm M $ $ \ ce {HCl} $
Luulen, että tämä saattaisi kuitenkin päästä sinut lähelle? Olen ”hieman yllättynyt siitä, että molaarisuus ei ole” korkeampi … Se on ainakin lähtökohta.
Vastuuvapauslauseke tietysti: ole varovainen $ \ ce {NaOH} $ + $ \ ce {HCl} suhteen $ soluti ne voivat olla vaarallisia. Käytä asianmukaisia kemian hygeine-protokollia. Seoksen tulisi olla hyvänlaatuinen, mutta se on vahvistettava pH-paperilla.
kommentit
- Tämä on mielenkiintoista, suolavesi olisi hieno jätetuote, vaikka ainoa huoleni onkin se, että se vahingoittaa tai aiheuttaa suolan muodostumista letkut hävitettäväksi.
- Riippuen siitä, missä laitoksessa ' olet, joissakin paikoissa voit neutraloida happamattomia happo- / emäksisiä liuoksia altaaseen, kunhan hapot ja emäkset ovat hyvänlaatuisia ja pH on ~ 7. (Lähde: Näin se toimi kahdessa kolmesta laitoksestani.) Varastopäällikön tai avustajan pitäisi pystyä kertomaan sinulle.
- Näin juuri edellisen kommenttisi siitä, mitä tarkoitit letkuilla: NaCl on uskomattoman vesiliukoinen. Jos ' olet erittäin huolissasi, voit huuhdella järjestelmän 1-2 kertaa DI-vedellä kokeiden välillä, minkä pitäisi poistaa kaikki jäljelle jääneet suolat.
- Tämä on hienoa , kiitos paljon vastauksen laajentamisesta.
- Instituuttini sallikin jopa kaataa enemmän väkevöityjä happoja viemäriin, koska meillä oli neutralointiaine kellarissa.
Vastaa
Kuten Zhe sanoo, tämä ei ole turvallista. Kysymyksessä mainitaan kemikaalien tyhjentäminen ikään kuin se olisi OK kaataa kemikaaleja viemäriin tai ulos maassa. Se ei ole. Mitä mahdollista yhteyttä eksotermisen kemiallisen reaktion ja lämpösähkökokeiden välillä on, en voi kuvitella. Käytä keittolevyä. Tässä ”vihje: veden lämmittäminen kiehumispisteeseen vaatii paljon energiaa (grammaa kohden). Toinen nimi paljon energiaa tuottavalle kemialliselle reaktiolle on” räjähdys ”. En voi ajatella sellaista, jonka ajattelija ”jos sen neste, voin vain kaataa sen viemäriin”, olisi turvallista toteuttaa.
Kommentit
- Kemikaalit eivät ' ei sovi vaatimuksiini, jos se ' ei pääse viemäriin. Vaikka viemärillä tarkoitin yksinkertaisesti sen omaa tiputusjärjestelmää uudelleenlataettavan järjestelmän tyhjentämiseksi. Se voi tippua ämpäriin turvallista hävittämistä varten myöhemmin.
- Oletukseni oli, että @ABlankenship tekee sähköntuotantokoketta, jossa lämmönlähdettä käytetään sähkön tuottamiseen. Mielestäni ' on hyvin ilmeinen yhteys, koska eksoterminen kemiallinen reaktio ja tällainen koe. Lisäksi olen viettänyt useita vuosia johtamassa ja avustamassa varastotiloissa. Monet nesteet voivat mennä viemäriin, mutta sinun on oltava tietoinen ja varovainen.
- Suurinta osaa kemikaaleista ei ' voida kaataa maahan. viemäri. Teknisesti sinun ei pitäisi ' ei voida kaataa suuria määriä suolaa viemäriin.
- Useimmat kemikaalit, mutta tämä ei ole yleinen tosiasia, erityisesti jätteiden kuten vesipitoisen natriumkloridin osalta. Säännöt riippuvat laitoksesi viemärinkäsittelyn erityispiirteistä. Valtion ja liittovaltion määräykset useimmille laitoksille, joissa työskentelin, sallivat happamien liuosten neutraloinnista muodostettujen laimennettujen NaCl-liuosten rajoittamattoman hävittämisen. Monet yliopistot sallivat vain varastohenkilökunnan tai EHS: n tehdä sen oikein. Toistan, että sinun tulee tarkistaa asiasta laitoksesi viranomaisilta ennen jätehuoltosuunnitelman määrittämistä.
Vastaa