Номер 3, страница 273 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 58. Закон Гecca. Глава 6. Теоретическое описание химических реакций - номер 3, страница 273.

Условие.

3. При полном сгорании некоторого количества сульфида меди(I) выделилось 265 кДж теплоты. Рассчитайте массу образовавшегося при этом оксида серы(IV). Теплоты образования $Cu_2S$, $CuO$ и $SO_2$ равны 79, 156 и 297 кДж/моль соответственно.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Выделившаяся теплота $Q = 265 \text{ кДж}$

Теплота образования $Cu_2S$ ($Q_{f}(Cu_2S)$) = 79 кДж/моль

Теплота образования $CuO$ ($Q_{f}(CuO)$) = 156 кДж/моль

Теплота образования $SO_2$ ($Q_{f}(SO_2)$) = 297 кДж/моль

Найти:

$m(SO_2)$ — ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции полного сгорания сульфида меди(I). Продуктами реакции являются оксид меди(II) и оксид серы(IV):

$Cu_2S_{(тв)} + 2O_{2(г)} \rightarrow 2CuO_{(тв)} + SO_{2(г)}$

2. Рассчитаем стандартную энтальпию реакции ($\Delta H_{rxn}^\circ$). Для этого сначала определим стандартные энтальпии образования ($\Delta H_f^\circ$) веществ. Термин "теплота образования" ($Q_f$) означает количество теплоты, которое выделяется при образовании 1 моль вещества из простых веществ, поэтому стандартная энтальпия образования связана с ней соотношением $\Delta H_f^\circ = -Q_f$.

$\Delta H_f^\circ(Cu_2S) = -79 \text{ кДж/моль}$

$\Delta H_f^\circ(CuO) = -156 \text{ кДж/моль}$

$\Delta H_f^\circ(SO_2) = -297 \text{ кДж/моль}$

Стандартная энтальпия образования простого вещества ($O_2$) в его стандартном состоянии равна нулю.

Согласно следствию из закона Гесса, энтальпия реакции равна разности сумм энтальпий образования продуктов и реагентов с учетом их стехиометрических коэффициентов:

$\Delta H_{rxn}^\circ = (2 \cdot \Delta H_f^\circ(CuO) + 1 \cdot \Delta H_f^\circ(SO_2)) - (1 \cdot \Delta H_f^\circ(Cu_2S) + 2 \cdot \Delta H_f^\circ(O_2))$

Подставим числовые значения:

$\Delta H_{rxn}^\circ = (2 \cdot (-156 \text{ кДж/моль}) + 1 \cdot (-297 \text{ кДж/моль})) - (1 \cdot (-79 \text{ кДж/моль}) + 2 \cdot 0)$

$\Delta H_{rxn}^\circ = (-312 - 297) \text{ кДж/моль} - (-79 \text{ кДж/моль}) = -609 + 79 = -530 \text{ кДж/моль}$

Полученное значение $\Delta H_{rxn}^\circ$ относится к сгоранию 1 моль $Cu_2S$. Знак «минус» означает, что реакция экзотермическая, и при сгорании 1 моль $Cu_2S$ выделяется 530 кДж теплоты.

3. Составим пропорцию, чтобы найти количество вещества ($n$) оксида серы(IV), образовавшегося при выделении 265 кДж теплоты. Из уравнения реакции и расчета теплового эффекта следует, что при выделении 530 кДж теплоты образуется 1 моль $SO_2$.

$\frac{n(SO_2)}{265 \text{ кДж}} = \frac{1 \text{ моль}}{530 \text{ кДж}}$

$n(SO_2) = \frac{1 \text{ моль} \cdot 265 \text{ кДж}}{530 \text{ кДж}} = 0.5 \text{ моль}$

4. Найдем массу образовавшегося оксида серы(IV).

Молярная масса $SO_2$:

$M(SO_2) = M(S) + 2 \cdot M(O) = 32 \text{ г/моль} + 2 \cdot 16 \text{ г/моль} = 64 \text{ г/моль}$

Масса $m(SO_2)$ вычисляется по формуле $m = n \cdot M$:

$m(SO_2) = n(SO_2) \cdot M(SO_2) = 0.5 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 32 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшегося оксида серы(IV) равна 32 г.