Сборник задач и упражнений по химии - 33 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Теплоты химических процессов, протекающих при Р, Т = const и V, T = const, называются тепловыми эф-
фектами.
При экзотермических реакциях энтальпия системы уменьшается и
∆H < 0 (Н
2
< H
1
), а при эндотермиче-
ских реакциях энтальпия системы увеличивается и
∆H > 0 (Н
2
> H
1
). В дальнейшем тепловые эффекты выража-
ются через
∆H.
В основе термохимических расчетов лежит закон Гесса (1840): тепловой эффект реакции зависит
только от природы и физического состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от
пути перехода.
В термохимических расчетах применяют чаще следствие из закона Гесса: тепловой эффект реакции (
∆H
х.р
)
равен сумме энтальпий образования
∆H
обр
продуктов реакции за вычетом суммы энтальпий образования исход-
ных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов:
∆H
х.р
=
прод
обр
∑
∆H –
исх
обр
∑
∆H . (4.1.2)
П р и м е р 44. Исходя из теплоты образования газообразного диоксида углерода (∆H
0
= –393,5
кДж/моль) и термохимического уравнения реакции:
С
(графит)
+ 2N
2
O
(г)
= CO
2(г)
+ 2N
2(г)
; ∆H
0
= –557,5 кДж
вычислите энтальпию образования N
2
O
(г)
.
Решение. Обозначив искомую величину через х, запишем термохимическое уравнение реакции образова-
ния N
2
O из простых веществ:
1) N
2(г)
+ ½ О
2(г)
= N
2
O
(г)
;
=∆
0
1
H
х кДж.
Запишем также термохимическое уравнение реакции образования CO
2(г)
из простых веществ:
2) С
(графит)
+ O
2(г)
= CO
2(г)
; =∆
0
2
H –393,5 кДж.
Из уравнений реакций (1) и (2) можно получить исходное уравнение реакции. Для этого умножим уравне-
ние (1) на два и вычтем найденное уравнение из уравнения (2). Имеем:
3) С
(графит)
+ 2N
2
O
(г)
= CO
2(г)
+ 2N
2(г)
; ∆H
0
= (–393,5 – 2х) кДж.
Сравнивая уравнения исходное и (3), находим: –393,5 – 2х = –557,5. Отсюда х = 82,0 кДж/моль.
П р и м е р 45. Пользуясь данными табл. 4, вычислите ∆H
0
реакции:
2Mg
(к)
+ СО
2(г)
= 2МgО
(к)
+ С
(графит)
.
Решение. Стандартные энтальпии образования СО
2(г)
и МgО
(к)
равны соответственно –393,5 и –601,8
кДж/моль (стандартные энтальпии образования простых веществ равны нулю).
∆H
0
реакции находим по урав-
нению (4.1.2)
∆H
0
= 2∆H
0
MgO
– ∆H
0
CO2
= 2 (–601,8) + 393,5 = –810,1 кДж.
П р и м е р 46. Рассчитайте теплоту сгорания метана и количество теплоты, которое выделится при сго-
рании 100 дм
3
этого вещества.
Решение. Под теплотой сгорания вещества подразумевают тепловой эффект реакции окисления одного
моля этого соединения. В случае органического соединения продуктами окисления обычно бывают СО
2(г)
и
Н
2
О
(г)
.
Реакцию сгорания метана можно представить уравнением
1) СН
4(г)
+ 2О
2(г)
= СО
2(г)
+ 2Н
2
О
(г)
.
Используя следствие закона Гесса и стандартные энтальпии образования веществ (табл. 4), определяем
изменение энтальпии при протекании реакций:
0
)г(СН
0
О(г)Н
0
(ггCO
0
422
2 ΗΗΗΗ ∆−∆+∆=∆
или ∆H
0
= –393,5 + 2(–241,8) – (–74,9) = –802,2 кДж.
∆H
0
= –Q, следовательно, при сгорании одного моля СН
4
выделяется 802,2 кДж теплоты
ν(СН
4
) = 100 дм
3
/22,4 дм
3
= 4,46 моль.
Количество теплоты при сгорании 4,46 моль составит 4,46⋅802,2 = 13 577,8 кДж.

Страницы