Расчеты по термохимическим уравнениям

Пример 1. Рассчитать энергетический эффект химической реакции в стандартных условиях: Al 2 O 3(к) + 3SO 3(г) → Al 2 (SO 4) 3(к). Известны энтальпии образования участвующих в реакции соединений:

0

ΔH298,Al 2 (SO4)3

0

3434 кДж/моль;

ΔH298,Al 2O3

ΔH0298,SO

1675 кДж/моль;

395,2 кДж/моль.

Решение. Энтальпия этой реакции рассчитывается по формуле

ΔH0298,p-ции

ΔH0298,Al

2 (SO4)3

(H0298,Al

2O3

3 H0298,SO).

ΔH0298,p-ции

3434

1675

3 395,2

573,4 кДж.

Энтальпия системы в ходе реакции уменьшается, в этом случае энергия выделяется, реакция экзотермическая.

Пример 2. Рассчитать энтальпию реакции

С2Н4(г) + Н2(г) С2Н6(г)

в стандартных условиях, зная энтальпии сгорания участвующих в реакции веществ:

ΔH0

298,сг.С2 Н 4

1411,3 кДж/моль;

ΔH0 ΔH0

298,сг.Н 2

298,сг.С2 Н6

285,5 кДж/моль;

1560,2 кДж/моль.

Энтальпии реакции можно рассчитать по формулам:

р

H0298,

ции

H0298,сг,исх.в-в

H0298,сг.продуктов;

р

H0298,

ции

H0298,сг.С Н

H0298,сг.Н

H0298,C H;

H0298,р

ции

1411,3

285,5

1560,2

136,6 кДж.

Данная реакция экзотермическая.

Пример 3. Определить энтальпию образования метана, зная, что энтальпия реакции горения метана ΔН 0298,р = -804,75 кДж, а стандартные значения энтальпий образования СО 2 и Н 2 О равны соответственно 396кДж/моль и –241,8 кДж/моль.

Решение. СН 4(г) + 2О 2(г) СО 2(г) + 2Н 2 О (г)

H0298,p

H298,СO2

2 H0

298,Н2O

H298,CH4 Отсюда,

H0298,CH

H0298,СO

2 H0298,Н O

H0298,p

396

2 241,8

804,75

74,85 кДж / моль.

Пример 4. Какое количество тепла выделяется в ходе горения 10 г серы, если стандартное значение энтальпии образования SO 2 равно

-296,9 кДж/моль?

Решение. Уравнение химической реакции горения серы –

S + O 2 SO 2.

Энтальпия этой реакции определяется по формуле

H 0298,p

реакция экзотермическая.

H 0298,SO 2;

H 0298,p

296,9 кДж,

Определяем количество тепла, выделенное при горении 10 г серы.

Согласно уравнению реакции 1 моль дает 296,9 кДж тепла. Составляем пропорцию:

32 г S – 296,9 кДж, 10 г S – Х кДж;

Х = 10г ∙ 296,9кДж / 32г = 93кДж.

Пример 5. Вычислить тепловой эффект реакции получения гидроксида кальция из оксида кальция и воды, если стандартная энтальпия образования оксида кальция равна -635,7 кДж/моль, стандартная энтальпия образования воды равна -285,8 кДж/моль, а стандартная энтальпия образования гидроксида кальция равна -986,8 кДж/моль.

Решение.

Уравнение реакции получения негашеной извести из гашеной извести такое:

CaO + H₂O = Ca(OH)₂.

На основании первого следствия из закона Авогадро:

ΔH⁰ = ΔH⁰Ca(OH)₂ – (Δ H⁰CaO + ΔH⁰H₂O) =

–986,8 – (– 635,7 – 285,8) = – 65,3 кДж/моль.

Пример 6. Реакция окисления глюкозы в организме может протекать так:

С₆Н₁₂О₆ (тв) + 6О₂ (г) = 6СО₂ (г) + 6Н₂О (ж),

D Н = –2803 кДж.

Какое количество теплоты выделится при окислении 800 г глюкозы?

Решение.

М (С₆Н₁₂О₆) = 180 г/моль.

ν (С₆Н₁₂О₆) = = = 4,44 моль.

Δ H⁰ = ν (С₆Н₁₂О₆) · Δ H = 4,44 · (–2803) = – 12458 кДж.

Задания для самоконтроля

1. Составьте термохимическое уравнение реакции разложения карбоната кальция, если при разложении 40 г карбоната кальция поглощается 70,8 кДж теплоты.

Ответ. CaCO₃ = CaO + CO₂ (г.) – 177 кДж/моль.

2. Сколько теплоты выделится при полном сгорании 1 м³ смеси, состоящей из 30% (по объему) этилена и 70% ацетилена, если при сгорании 1 моль этих веществ выделяется соответственно 1400 и 1305 кДж?

Ответ. 59 531 кДж.

3. Вычислите теплоту сгорания ацетилена С₂Н₂, если теплота образования углекислого газа 393,5 кДж/моль, водяного пара – 242 кДж/моль, ацетилена – 226,8 кДж/моль.

Ответ. 1604,4 кДж.

4. По термохимическому уравнению

N₂ (г.) + О₂ (г.) = 2NО (г.) – 180,7 кДж

вычислите, сколько поглотится теплоты при вступлении в реакцию 5,6 л азота (н. у.).

Ответ. 45,2кДж

5. При сжигании 3 г магния выделилось 75,15 кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение реакции горения магния.

Ответ. 2Mg + O₂ = 2MgO + 1202кДж

6. По термохимическому уравнению реакции

2СО (г.) + О₂ (г.) = 2СО₂ (г.) + 566,5 кДж

вычислите теплоту сгорания оксида углерода(II).

Ответ. 283,25кДж/моль

7. При сжигании 93 г белого фосфора выделилось 2322 кДж теплоты. Рассчитайте теплоту образования оксида фосфора(V).

Ответ. 1548кДж/моль

8. Вычислите тепловой эффект реакции

Fe₂O₃ + 2Al Al₂O₃ + 2Fe,

если теплота образования оксида железа(III) составляет +821,5 кДж/моль, а теплота образования оксида алюминия +1675,7 кДж/моль (теплота образования простого вещества равна нулю). Ответ. 854,2кДж/моль