Номер 22, страница 290 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

11.22. Стандартные энтальпии образования жидкой и газообразной воды при 298 К равны –285,8 и $–241,8 \mathrm{кДж} · {\mathrm{моль}}^{-1}$ соответственно. Рассчитайте энтальпию испарения воды при этой температуре.

Дано:

Стандартная энтальпия образования жидкой воды при 298 К: $\Delta H_{f, 298}^\circ(H_2O_{(ж)}) = -285,8 \text{ кДж/моль}$

Стандартная энтальпия образования газообразной воды при 298 К: $\Delta H_{f, 298}^\circ(H_2O_{(г)}) = -241,8 \text{ кДж/моль}$

Температура: $T = 298 \text{ К}$

Стандартная энтальпия образования жидкой воды в СИ: $\Delta H_{f, 298}^\circ(H_2O_{(ж)}) = -285,8 \cdot 10^3 \text{ Дж/моль}$

Стандартная энтальпия образования газообразной воды в СИ: $\Delta H_{f, 298}^\circ(H_2O_{(г)}) = -241,8 \cdot 10^3 \text{ Дж/моль}$

Найти:

Энтальпию испарения воды при 298 К: $\Delta H_{исп, 298}^\circ$

Решение:

Энтальпия испарения — это тепловой эффект процесса перехода вещества из жидкого состояния в газообразное. Этот процесс можно описать термохимическим уравнением:

$H_2O_{(ж)} \rightarrow H_2O_{(г)}$

Энтальпию этого процесса ($\Delta H_{исп}^\circ$) можно рассчитать, используя стандартные энтальпии образования веществ, на основании следствия из закона Гесса. Согласно этому следствию, тепловой эффект реакции равен разности сумм энтальпий образования продуктов реакции и исходных веществ, с учетом их стехиометрических коэффициентов.

Формула для расчета имеет вид:

$\Delta H_{\text{реакции}}^\circ = \sum (\nu_{\text{продуктов}} \cdot \Delta H_{f, \text{продуктов}}^\circ) - \sum (\nu_{\text{реагентов}} \cdot \Delta H_{f, \text{реагентов}}^\circ)$

Для реакции испарения воды продуктом является газообразная вода ($H_2O_{(г)}$), а реагентом — жидкая вода ($H_2O_{(ж)}$). Стехиометрические коэффициенты для обоих веществ равны 1. Следовательно, формула для расчета энтальпии испарения примет вид:

$\Delta H_{исп, 298}^\circ = \Delta H_{f, 298}^\circ(H_2O_{(г)}) - \Delta H_{f, 298}^\circ(H_2O_{(ж)})$

Подставим в формулу данные из условия задачи:

$\Delta H_{исп, 298}^\circ = (-241,8 \text{ кДж/моль}) - (-285,8 \text{ кДж/моль})$

$\Delta H_{исп, 298}^\circ = -241,8 + 285,8 = 44,0 \text{ кДж/моль}$

Положительное значение энтальпии говорит о том, что процесс испарения является эндотермическим, т.е. он протекает с поглощением тепла из окружающей среды.

Ответ: энтальпия испарения воды при 298 К равна $44,0 \text{ кДж/моль}$.