Номер 17, страница 290 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

11.17. Даны теплоты реакций:

${\mathrm{Cl}}_2+{\mathrm{F}}_2 = 2\mathrm{ClF}+100 \mathrm{кДж}$

$\mathrm{ClF}+{\mathrm{F}}_2 = {\mathrm{ClF}}_3+109 \mathrm{кДж}$

Рассчитайте теплоту реакции ${\mathrm{Cl}}_2+3{\mathrm{F}}_2 = 2{\mathrm{ClF}}_3.$ Сколько выделится теплоты при образовании 6,72 л ${\mathrm{ClF}}_3$ (при н. у.) из простых веществ?

Рассчитайте теплоту реакции Cl₂ + 3F₂ = 2ClF₃.

Для расчета теплоты (теплового эффекта) искомой реакции воспользуемся законом Гесса, который позволяет вычислять тепловые эффекты реакций на основе известных данных. Нам даны следующие термохимические уравнения:

1) $Cl_2 + F_2 = 2CIF + 100 \text{ кДж}$

2) $CIF + F_2 = ClF_3 + 109 \text{ кДж}$

Целевое уравнение, теплоту которого нужно найти:

$Cl_2 + 3F_2 = 2ClF_3$

Чтобы получить целевое уравнение, мы должны скомбинировать данные уравнения. В целевом уравнении в продуктах находится 2 моль $ClF_3$. В уравнении (2) образуется только 1 моль $ClF_3$. Поэтому умножим все коэффициенты и тепловой эффект уравнения (2) на 2:

$2 \times (CIF + F_2 = ClF_3 + 109 \text{ кДж})$

Получаем новое уравнение (2'):

$2CIF + 2F_2 = 2ClF_3 + 218 \text{ кДж}$

Теперь сложим почленно уравнение (1) и уравнение (2'):

$(Cl_2 + F_2) + (2CIF + 2F_2) = (2CIF + 100 \text{ кДж}) + (2ClF_3 + 218 \text{ кДж})$

Сократим одинаковые вещества в левой и правой частях ($2CIF$) и сложим оставшиеся вещества и тепловые эффекты:

$Cl_2 + (F_2 + 2F_2) = 2ClF_3 + (100 \text{ кДж} + 218 \text{ кДж})$

В результате получаем искомое термохимическое уравнение:

$Cl_2 + 3F_2 = 2ClF_3 + 318 \text{ кДж}$

Ответ: Теплота реакции $Cl_2 + 3F_2 = 2ClF_3$ составляет 318 кДж.

Сколько выделится теплоты при образовании 6,72 л ClF₃ (при н. у.) из простых веществ?

Дано:

$V(ClF_3) = 6,72 \text{ л}$ (н. у. - нормальные условия)
Термохимическое уравнение реакции образования из простых веществ: $Cl_2 + 3F_2 = 2ClF_3 + 318 \text{ кДж}$
Молярный объем газа при н. у.: $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$

Найти:

Выделившуюся теплоту $Q$ - ?

Решение:

1. Сначала найдем количество вещества (в молях) $ClF_3$, содержащееся в объеме 6,72 л при нормальных условиях. Для этого используем формулу:

$n = \frac{V}{V_m}$

$n(ClF_3) = \frac{6,72 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,3 \text{ моль}$

2. Теперь, используя термохимическое уравнение, составим пропорцию. Из уравнения следует, что при образовании 2 моль $ClF_3$ выделяется 318 кДж теплоты. Нам нужно найти, сколько теплоты ($Q$) выделится при образовании 0,3 моль $ClF_3$.

При образовании $2 \text{ моль } ClF_3 \text{ — выделяется } 318 \text{ кДж}$ теплоты.

При образовании $0,3 \text{ моль } ClF_3 \text{ — выделяется } Q \text{ кДж}$ теплоты.

3. Решим пропорцию:

$Q = \frac{0,3 \text{ моль} \times 318 \text{ кДж}}{2 \text{ моль}} = 0,15 \times 318 \text{ кДж} = 47,7 \text{ кДж}$

Ответ: При образовании 6,72 л $ClF_3$ из простых веществ выделится 47,7 кДж теплоты.