Составление термохимического уравнения реакции и вычисление теплот образования веществ

 

 

 

 

 

Теплота образования веществ

 

 

 

 

Задание 88. 
Тепловой эффект какой реакции равен теплоте образования метана? Вычислите теплоту образования метана, исходя из следующих термохимических уравнений:
 а) Н_{2 (г)} + 1/2О_2 (г) = Н₂О _(ж);   = -285,84 кДж;
 б) С _(к) + О_{2 (г}) = СО_{2 (г)};   = -393,51 кДж;
в) СН_{4 (г)} + 2О_{2 (г)} = 2Н₂О _(ж) + СО_{2 (г)};   = -890,31 кДж.
Ответ: -74,88 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 метана из водорода и углерода можно представить так:

С _{(графит)} + 2Н_{2 (г)} = СН_{4 (г)}; = ?

Исходя из данных уравнений по условию задачи, учитывая, что водород сгорает до воды, углерод - до углекислого газа, метан – до углекислого газа и воды и, на основании закона Гесса, с термохимическими уравнениями можно оперировать также как и с алгебраическими. Для получения искомого результата нужно уравнение горения водорода (а) умножить на 2, а затем, сумму уравнений горения водорода (а) и углерода (б) вычесть из уравнения горения метана (в):

СН_{4 (г)} + 2О_{2 (г)} - 2 Н_{2 (г)} + О_{2 (г)} - С _(к) + О_{2 (г}) =
= 2Н₂О _(ж) + СО₂ - 2Н₂О - СО₂; 
  = -890,31 – [-393,51 + 2(-285,84).

Отсюда

СН_{4 (г)} = С _(к) + 2Н_{2 (к)};  = +74,88 кДж.2

Так как теплота образования равна теплоте разложения с обратным знаком, то 

 (СН₄) = -74,88 кДж.

Ответ: -74,88 кДж.

---

Задание 89.
Тепловой эффект какой реакции равен теплоте образования гидроксида кальция? Вычислите теплоту образования гидроксида кальция, исходя из следующих термохимических уравнений:
Са _(к) + 1/2О _(г) = СаО _(к);    = -635,60 кДж;
Н_{2 (г)} + 1/2О_{2 (г)} = Н₂О _(ж);     = -285,84 кДж;
СаО _(к) + Н₂О _(ж) = Са(ОН)_{2 (к)};    =  -65,06 кДж.
Ответ: —986,50 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 гидроксида кальция из простых веществ можно представить так:

Са _(к) + О_{2 (г)} + Н_{2 (г)} = Са(ОН)_{2 (к)};  =  ?

Исходя из уравнений, которые даны по условию задачи и, учитывая, что водород сгорает до воды, а кальций, реагируя с кислородом, образует СаО, то на основании закона Гесса с термохимическими уравнениями можно оперировать также как с алгебраическими. Для получения искомого результата нужно все три уравнения сложить между собой:

СаО_(к) + Н₂О_(ж) + Са_(к) + 1/2О_(г) + Н_2(г) + 1/2О_2(г) =
= (ОН)_2(к) + СаО_(к) + Н₂О_(ж);
 
= -65,06 + (-635,60) + (-285,84) = -986,50 кДж.

Так как стандартные теплоты образования простых веществ условно принята равными нулю, то теплота образования гидроксида кальция будет равна тепловому эффекту реакции образования его из простых веществ (кальция, водорода и кислорода):

  == (Са(ОН)₂ = -986,50 кДж.2

Ответ:  -986,50 кДж.

---

Задание 90.
Тепловой эффект реакции сгорания жидкого бензина с образованием паров воды и диоксида углерода равен -3135,58 кДж. Составьте термохимическое уравнение этой реакции и вычислите теплоту образования С₆Н₆ (ж). Ответ: +49,03 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.
Термохимическое уравнение реакции имеет вид:

С₆Н₆(ж) + 7/2O₂ = 6CO_2(г) + 3Н₂О_(г); = -3135,58 кДж.

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:

= 6 (СО₂) + 3 =0(Н₂О)  –  (С₆Н₆)   

Отсюда                     

 (С₆Н₆) = [6 (СО₂) + 3(Н₂О)] -  ;

 (С₆Н₆)  = [6 -393,51 + 3(-241,83)] - (-3135,58) =
= +49,03 кДж.

 Ответ: +49,03 кДж.

---

Теплота образования 

 

 

Задание 91.
Вычислите, сколько теплоты выделится при сгорании 165 л (н.у.) ацетилена С₂Н₂, если продуктами сгорания являются диоксид углерода и пары воды? Ответ: 924,88 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 — жид-кое, к —- кристаллическое. Эти символы опускаются, если агрегатное состояние веществ очевидно, например, О_2, Н₂ и др.
Уравнение реакции имеет вид:

С₂Н_{2 (г)} + 5/2O_{2 (г)} = 2CO_{2 (г)} + Н₂О _(г);   = ?

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 следствие из закона Гесса: 

= 2(СО₂) +  (Н₂О) – (С₂Н₂);

  = 2(-393,51) + (-241,83) – (+226,75) =
= -802,1 кДж.

Термохимическое уравнение будет иметь вид:

Теплоту, выделившуюся при сгорании 165 л ацетилена по этой реакции, определим из пропорции:

22,4 : -802,1 = 165 : х;  
х = 165 (-802,1)/22,4 =
= -5908,35 кДж;
Q = 5908,35 кДж.

Ответ: 5908,35 кДж.

---

Задание 92.
При сгорании газообразного аммиака образуются пары воды и оксид азота. Сколько теплоты выделится при этой реакции, если было получено 44,8 л NO в пересчете на нормальные условия? Ответ: 452,37 кДж.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

NH_{3 (г)} + 5/4O₂ = NO _(г) + 3/2H₂O _(г)

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 следствие из закона Гесса:

=  (NO) + 3/2 (Н₂О) – (NH₃);

 = +90,37 +3/2 (-241,83) – (-46,19) =
= -226,185 кДж.

Термохимическое уравнение будет иметь вид: 

Теплоту, выделившуюся при сгорании 44,8 л аммиака, вычислим из пропорции:

22,4 : -226,185 = 44,8 : х;  
х = 44,8 (-226,185)/22,4 =
= -452,37 кДж; Q = 452,37 кДж.

Ответ: 452,37 кДж

---

Тепловой эффект реакции

 

Задание 93.
Реакция горения метилового спирта выражается термохимическим уравнением:
СН₃ОН _(ж) +3/2О_{2 (г)} = СО_{2 (г)} + 2Н₂О _(ж);  =?
Вычислите тепловой эффект этой реакции, если известно, что молярная теплота парообразования СН₃ОН _(ж) равна +37,4 кДж. Ответ: -726,62 кДж.
Решение: 

(СН₃ОН _(ж)) = (СН₃ОН _(г)); = +37,4 кДж;
+37,4 кДж = -201,17 - _{(СН3ОН (ж)});
 _{(СН3ОН (ж))} = -201,17 +(- 37,4) = -238,57кДж. 

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 следствие из закона Гесса: 

= 2(Н₂O) +  (СО₂) – ( СН₃ОН_(ж));
 = -393,51 +2 (-285,84) – (-238,57) =
= -726,62 кДж. 

Ответ: -726,62 кДж.

---

Термохимическое уравнение реакции

 

 

Задание 94.
При сгорании 11,5 г жидкого этилового спирта выделилось 308,71 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение реакции, в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода. Вычислите теплоту образования С₂Н₅ОН_(ж). Ответ: —277,67 кДж.
Решение:
Мольная масса С₂Н₅ОН равна 46,0г/моль.
Находим тепловой эффект реакции горения этилового спирта из пропорции: 

Следовательно, термохимическое уравнение реакции будет иметь вид:

С₂Н₅ОН _(ж) +3О_{2 (г)} =
= 2СО_{2 (г)} + 3Н₂О _(г); = 1234,84кЛж. (1)

Обозначим искомую величину через  х, запишем термохимическое уравнение образования С₂Н₅ОН из простых веществ:  

Запишем также термохимические уравнения образования СО_2(г) и Н₂О_(ж): 

Из уравнений (2), (3) и (4) можно получить уравнение (5). Для этого умножим уравнение (4) на три, уравнение (2) -  на два, а затем  из суммы уравнений (3) и (4) вычтем уравнение (2), получим: 

Сравнивая уравнения (1) и (5), находим:

Ответ:  (С₂Н₅ОН) = -278,12 кДж/моль.

---