Номер 2, страница 273 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 58. Закон Гecca. Глава 6. Теоретическое описание химических реакций - номер 2, страница 273.

Условие.

2. Напишите уравнение реакции между оксидом железа(III) и алюминием и рассчитайте теплоту этой реакции. Теплоты образования $Fe_2O_3$ и $Al_2O_3$ равны 824 и 1676 кДж/моль соответственно.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Теплота образования $Fe_2O_3$: $Q_f(Fe_2O_3) = 824$ кДж/моль
Теплота образования $Al_2O_3$: $Q_f(Al_2O_3) = 1676$ кДж/моль

Исходя из того, что образование оксидов из простых веществ является экзотермическим процессом, стандартные энтальпии образования ($\Delta H_f^\circ$) будут иметь отрицательные значения:
$\Delta H_{f, Fe_2O_3}^\circ = -824$ кДж/моль
$\Delta H_{f, Al_2O_3}^\circ = -1676$ кДж/моль

Найти:

Уравнение реакции и теплоту реакции ($Q$).

Решение:

Сначала напишем уравнение реакции взаимодействия оксида железа(III) с алюминием. Это реакция замещения (алюмотермия), в которой более активный алюминий вытесняет железо из оксида:

$Fe_2O_3 + 2Al \rightarrow Al_2O_3 + 2Fe$

Далее рассчитаем теплоту реакции. Согласно следствию из закона Гесса, изменение энтальпии реакции ($\Delta H_{rxn}$) равно разности сумм стандартных энтальпий образования продуктов и реагентов с учетом их стехиометрических коэффициентов.

$\Delta H_{rxn} = \sum (\nu_{прод} \cdot \Delta H_{f, прод}^\circ) - \sum (\nu_{реаг} \cdot \Delta H_{f, реаг}^\circ)$

Для нашей реакции формула примет вид:

$\Delta H_{rxn} = (1 \cdot \Delta H_{f, Al_2O_3}^\circ + 2 \cdot \Delta H_{f, Fe}^\circ) - (1 \cdot \Delta H_{f, Fe_2O_3}^\circ + 2 \cdot \Delta H_{f, Al}^\circ)$

Стандартные энтальпии образования простых веществ в их наиболее устойчивом состоянии равны нулю:

$\Delta H_{f, Fe}^\circ = 0$ кДж/моль

$\Delta H_{f, Al}^\circ = 0$ кДж/моль

Подставляем известные значения в формулу:

$\Delta H_{rxn} = (1 \cdot (-1676 \text{ кДж/моль}) + 2 \cdot 0) - (1 \cdot (-824 \text{ кДж/моль}) + 2 \cdot 0)$

$\Delta H_{rxn} = -1676 - (-824) = -1676 + 824 = -852$ кДж

Знак минус у изменения энтальпии указывает на то, что реакция экзотермическая, то есть протекает с выделением тепла. Теплота реакции (или тепловой эффект) $Q$ равна изменению энтальпии, взятому с обратным знаком:

$Q = -\Delta H_{rxn}$

$Q = -(-852 \text{ кДж}) = 852$ кДж

Ответ: Уравнение реакции: $Fe_2O_3 + 2Al \rightarrow Al_2O_3 + 2Fe$. Теплота реакции (количество выделившейся теплоты) составляет 852 кДж.