Как рассчитать количество теплоты, тепловой эффект и теплоту образования

Количество теплоты 

Задание 81.
Вычислите количество теплоты, которое выделится при восстановлении Fe2O3 металлическим алюминием, если было получено 335,1 г железа. Ответ: 2543,1 кДж.
Решение:
Уравнение реакции:

количество теплоты

Значения стандартных теплот образования веществ приведены в специальных таблицах. Учитывая, что теплоты образования простых веществ условно приняты равными нулю. Рассчитаем тепловой эффект реакции, используя следствие из закона Гесса, получим: 

 тепловой эффект = теплота образования (Al2O3) -  теплота образования(Fe2O3) = -1669,8  -(-822,1) = -847,7 кДж 

Вычисление количества теплоты, которое выделяется при получении 335,1 г железа, про-изводим из пропорции: 

(2 . 55,85) : -847,7 = 335,1 : х;  х = (0847,7 . 335,1)/ (2 . 55,85) = 2543,1 кДж, 

где 55,85 атомная масс железа.

Ответ: 2543,1 кДж.


Тепловой эффект реакции 

Задание 82.
Газообразный этиловый спирт С2Н5ОН можно получить при взаимодействии этилена С2Н4 (г) и водяных паров. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, предварительно вычислив ее тепловой эффект. Ответ: -45,76 кДж.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид: 

С2Н4 (г) + Н2О (г) = С2Н5ОН (г); энтальпия = ? 

Значения стандартных теплот образования веществ приведены в специальных таблицах. Учитывая, что теплоты образования простых веществ условно приняты равными нулю. Рассчитаем тепловой эффект реакции, используя следствие из закона Гесса, получим:

тепловой эффект = теплота образования ( С2Н5ОН) – теплота образования[ ( С2Н4) + теплота образования ( Н2О)] = 
= -235,1  -[(52,28) + (-241,83)] = - 45,76 кДж 

Уравнения реакций, в которых около символов химических соединений указываются их агрегатные состояния или кристаллическая модификация, а также числовое значение тепловых эффектов, называют термохимическими. В термохимических уравнениях, если это специально не оговорено, указываются значения тепловых эффектов при постоянном давлении Qp равные изменению энтальпии системы  энтальпия. Значение энтальпия  приводят обычно в правой части уравнения, отделяя его запятой или точкой c запятой. Приняты следующие сокращенные обозначения агрегатного состояния вещества: г — газообразное, ж — жидкое, к —- кристаллическое. Эти символы опускаются, если агрегатное состояние веществ очевидно, например, О2, Н2 и др.

Если в результате реакции выделяется теплота, то энтальпия  < О. Учитывая сказанное, составляем термохимическое уравнение данной в примере реакции: 

С2Н4 (г) + Н2О (г) = С2Н5ОН (г);  = - 45,76 кДж. 

Ответ: - 45,76 кДж.


Задание 83.
Вычислите тепловой эффект реакции восстановления оксида железа (II) водородом, исходя из следующих термохимических уравнений: 

а) ЕеО (к) + СО (г) = Fe (к) + СO2 (г);   = -13,18 кДж;
б) СO (г) + 1/2O2 (г) = СO2 (г);   = -283,0 кДж;
в) Н2 (г) + 1/2O2  (г) = Н2O (г);   = -241,83 кДж.
Ответ: +27,99 кДж.

Решение:
Уравнение реакции восстановления оксида железа (II) водородом имеет вид:

ЕеО (к) + Н2 (г) = Fe (к) + Н2О (г);  энтальпия = ?

Значения стандартных теплот образования веществ приведены в специальных таблицах. Учитывая, что теплоты образования простых веществ условно приняты равными нулю. Тепловой эффект реакции можно вычислить, используя следствии е из закона Гесса:

тепловой эффект= теплота образования (Н2О) –теплота образования [ (FeO)

Теплота образования воды определяется уравнением 

Н2 (г) + 1/2O2  (г) = Н2O (г);   = -241,83 кДж,

а теплоту образования оксида железа (II) можно вычислить, если из уравнения (б) вычесть уравнение (а).

Тогда

 тепловой эффект =энтальпия(в) -  энтальпия(б) -  энтальпия(а) = -241,83 – [-283,o – (-13,18)] = +27,99 кДж.

Ответ: +27,99 кДж.


Задание 84.
При взаимодействии газообразных сероводорода и диоксида углерода образуются пары воды и сероуглерод СS2 (г). Напишите термохимическое уравнение этой реакции, предварительно вычислите ее тепловой эффект. Ответ: +65,43 кДж.
Решение:
Уравнения реакций, в которых около символов химических соединений указываются их агрегатные состояния или кристаллическая модификация, а также числовое значение тепловых эффектов, называют термохимическими. В термохимических уравнениях, если это специально не оговорено, указываются значения тепловых эффектов при постоянном давлении Qp равные изменению энтальпии системы  . Значение   приводят обычно в правой части уравнения, отделяя его запятой или точкой c запятой. Приняты следующие сокращенные обозначения агрегатного состояния вещества: г — газообразное, ж — жидкое, к —- кристаллическое. Эти символы опускаются, если агрегатное состояние веществ очевидно, например, О2, Н2 и др.
Уравнение реакции имеет вид:

2H2S (г) + CO2 (г) = 2Н2О (г) + СS2 (г);   энтальпия= ?

Значения стандартных теплот образования веществ приведены в специальных таблицах. Учитывая, что теплоты образования простых веществ условно приняты равными нулю. Тепловой эффект реакции можно вычислить, используя следствии е из закона Гесса: 

тепловой эффект = теплота образования2О) +теплота образования(СS2) – [теплота образования2S) +  теплота образования(СO2)];
  тепловой эффект= 2(-241,83) + 115,28 – [2(-20,15) + (-393,51)] = +65,43 кДж. 

Термохимическое уравнение будет иметь вид: 

2H2S (г) + CO2 (г) = 2Н2О (г) + СS2 (г);  энтальпия = +65,43 кДж. 

Ответ: +65,43 кДж.


Tермохимическое уравнение реакции 

Задание 85.
Напишите термохимическое уравнение реакции между СО (г) и водородом, в результате которой образуются СН4 (г) и Н2О (г). Сколько теплоты выделится при этой реакции, если было получено 67,2 л метана в пересчете на нормальные условия? Ответ: 618,48 кДж.
Решение:
Уравнения реакций, в которых около символов химических соединений указываются их агрегатные состояния или кристаллическая модификация, а также числовое значение тепловых эффектов, называют термохимическими. В термохимических уравнениях, если это специально не оговорено, указываются значения тепловых эффектов при постоянном давлении Qp равные изменению энтальпии системы  . Значение   приводят обычно в правой части уравнения, отделяя его запятой или точкой c запятой. Приняты следующие сокращенные обозначения агрегатного состояния вещества: г — газообразное, ж — кое, к — кристаллическое. Эти символы опускаются, если агрегатное состояние веществ очевидно, например, О2, Н2 и др.
Уравнение реакции имеет вид:

СО (г) + 3Н2 (г) = СН4 (г) + Н2О (г);  энтальпия= ?

Значения стандартных теплот образования веществ приведены в специальных таблицах. Учитывая, что теплоты образования простых веществ условно приняты равными нулю. Тепловой эффект реакции можно вычислить, используя следствии е из закона Гесса: 

тепловой эффект=  теплота образования2О) + теплота образования(СН4) –  теплота образования(СO)];
 тепловой эффект= (-241,83) + (-74,84) – (-110,52) = -206,16 кДж.

Термохимическое уравнение будет иметь вид:

количество теплоты

22,4 : -206,16 = 67,2 : х;  х = 67,2 (-206,16)/22?4 = -618,48 кДж; Q = 618,48 кДж. 

Ответ: 618,48 кДж.


Теплота образования 

Задание 86.
Тепловой эффект какой реакции равен теплоте образования. Вычислите теплоту образования NO, исходя из следующих термохимических уравнений:
а) 4NH3 (г) + 5О2 (г) = 4NO (г) + 6Н2O (ж);  энтальпия =  -1168,80 кДж;
б) 4NH3 (г) + 3О2 (г) = 2N2 (г) + 6Н2O (ж);  энтальпия =  -1530,28 кДж
Ответ: 90,37 кДж. 
Решение:
Стандартная теплота образования равна теплоте реакции образования 1 моль этого вещества из простых веществ при стандартных условиях (Т = 298 К; р = 1,0325 . 105 Па). Образование NO из простых веществ можно представить так:

1/2N2 + 1/2O2  = NO

Дана реакция (а), в которой образуется 4 моль NO и дана реакция (б), в которой образуется 2 моль N2. В обеих реакциях участвует кислород. Следовательно, для определения стандартной теплоты образования NO составим следующий цикл Гесса, т. е. нужно вы-честь уравнение (а) из уравнения (б):

теплота образования, теплота, энтальпия

Таким образом, 1/2N2 + 1/2O2  = NO; энтальпия =  +90,37 кДж.

Ответ: 618,48 кДж.


Задание 87. 
Кристаллический хлорид аммония образуется при взаимодействии газообразных аммиака и хлороводорода. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, предварительно вычислив ее тепловой эффект. Сколько теплоты выделится, если в реакции было израсходовано 10 л аммиака в пересчете на нормальные условия? Ответ: 78,97 кДж.
Решение:
Уравнения реакций, в которых около символов химических соединений указываются их агрегатные состояния или кристаллическая модификация, а также числовое значение тепловых эффектов, называют термохимическими. В термохимических уравнениях, если это специально не оговорено, указываются значения тепловых эффектов при постоянном давлении Qp равные изменению энтальпии системы  . Значение   приводят обычно в правой части уравнения, отделяя его запятой или точкой c запятой. Приняты следующие  кое, к —- кристаллическое. Эти символы опускаются, если агрегатное состояние веществ очевидно, например, О2, Н2 и др.
Уравнение реакции имеет вид:

NH3 (г) + НCl (г) = NH4Cl (к). энтальпия = ?

Значения стандартных теплот образования веществ приведены в специальных таблицах. Учитывая, что теплоты образования простых веществ условно приняты равными нулю. Тепловой эффект реакции можно вычислить, используя следствии е из закона Гесса:

тепловой эффект = теплота образования( NH4Cl) – [теплота образования(NH3) + теплота образования(HCl)];
 тепловой эффект = -315,39 – [-46,19 + (-92,31) = -176,85 кДж.

Термохимическое уравнение будет иметь вид:

тепловой эффект

Теплоту, выделившуюся при реакции 10 л аммиака по этой реакции, определим из про-порции:

22,4 : -176,85 = 10 : х;  х = 10 (-176,85)/22,4 = -78,97 кДж; Q = 78,97 кДж.

Ответ: 78,97 кДж.