Номер 14, страница 289 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

11.14. При растворении в воде 1 моль ${\mathrm{CaCl}}_2$ выделяется 72,7 кДж теплоты, а при растворении 1 моль ${\mathrm{CaCl}}_2 · 6{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$ поглощается 18,0 кДж теплоты. Определите тепловой эффект процесса образования кристаллогидрата ${\mathrm{CaCl}}_2 · 6{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$ из безводной соли.

Дано:

Теплота, выделяющаяся при растворении 1 моль $CaCl_2$, $Q_1 = 72,7 \text{ кДж}$

Теплота, поглощающаяся при растворении 1 моль $CaCl_2 \cdot 6H_2O$, $Q_{погл} = 18,0 \text{ кДж}$

Найти:

Тепловой эффект ($Q_3$) процесса образования кристаллогидрата $CaCl_2 \cdot 6H_2O$ из безводной соли.

Решение:

Для решения задачи воспользуемся законом Гесса, согласно которому тепловой эффект химической реакции зависит только от начального и конечного состояния веществ и не зависит от промежуточных стадий процесса. Тепловой эффект ($Q$) и изменение энтальпии ($\Delta H$) связаны соотношением $Q = -\Delta H$.

Запишем термохимические уравнения для известных процессов:

1. Растворение безводной соли хлорида кальция в большом количестве воды. Процесс экзотермический (теплота выделяется), поэтому изменение энтальпии отрицательно.

$CaCl_{2(тв)} + aq \rightarrow CaCl_{2(р-р)} \quad \Delta H_1 = -Q_1 = -72,7 \text{ кДж}$

2. Растворение кристаллогидрата хлорида кальция. Процесс эндотермический (теплота поглощается), поэтому изменение энтальпии положительно.

$CaCl_2 \cdot 6H_2O_{(тв)} + aq \rightarrow CaCl_{2(р-р)} \quad \Delta H_2 = +Q_{погл} = +18,0 \text{ кДж}$

3. Искомый процесс — образование кристаллогидрата из безводной соли и воды:

$CaCl_{2(тв)} + 6H_2O_{(ж)} \rightarrow CaCl_2 \cdot 6H_2O_{(тв)} \quad \Delta H_3 = ?$

Процесс растворения безводной соли (1) можно представить как сумму двух гипотетических стадий: сначала образование кристаллогидрата (3), а затем растворение этого кристаллогидрата (2). Согласно закону Гесса, изменение энтальпии всего процесса равно сумме изменений энтальпий его стадий:

$\Delta H_1 = \Delta H_3 + \Delta H_2$

Из этого уравнения выразим искомую величину $\Delta H_3$:

$\Delta H_3 = \Delta H_1 - \Delta H_2$

Подставим числовые значения:

$\Delta H_3 = (-72,7 \text{ кДж}) - (+18,0 \text{ кДж}) = -72,7 - 18,0 = -90,7 \text{ кДж}$

Отрицательное значение изменения энтальпии ($\Delta H_3 < 0$) означает, что процесс образования кристаллогидрата является экзотермическим, то есть протекает с выделением теплоты.

Найдем тепловой эффект этого процесса $Q_3$:

$Q_3 = -\Delta H_3 = -(-90,7 \text{ кДж}) = 90,7 \text{ кДж}$

Ответ: тепловой эффект процесса образования кристаллогидрата $CaCl_2 \cdot 6H_2O$ из безводной соли составляет 90,7 кДж (теплота выделяется).