Номер 5, страница 273 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 58. Закон Гecca. Глава 6. Теоретическое описание химических реакций - номер 5, страница 273.

Условие.

5. Даны теплоты реакций:

а) $N_2 + O_2 = 2NO$, $Q_p = -180$ кДж/моль;

б) $2NO + O_2 = 2NO_2$, $Q_p = 114$ кДж/моль.

Рассчитайте теплоту реакции

$N_2 + 2O_2 = 2NO_2$.

Определите теплоту образования $NO_2$ (в кДж/моль).

Решение.

Решение 2.

Дано:

а) $N_2 + O_2 = 2NO, Q_{p,1} = -180 \text{ кДж/моль}$
б) $2NO + O_2 = 2NO_2, Q_{p,2} = 114 \text{ кДж/моль}$

Найти:

Теплоту реакции $Q_{p,3}$ для $N_2 + 2O_2 = 2NO_2$ - ?
Теплоту образования $NO_2$ ($Q_f(NO_2)$) - ?

Решение:

Для решения этой задачи воспользуемся законом Гесса, который гласит, что тепловой эффект химической реакции зависит только от начального и конечного состояния веществ и не зависит от промежуточных стадий процесса. Это позволяет нам рассчитать тепловой эффект целевой реакции, комбинируя данные нам реакции.

Целевая реакция: $N_2 + 2O_2 = 2NO_2$.

Мы можем получить эту реакцию, сложив две данные реакции (а) и (б):

Реакция (а): $N_2 + O_2 = 2NO, Q_{p,1} = -180 \text{ кДж}$

Реакция (б): $2NO + O_2 = 2NO_2, Q_{p,2} = 114 \text{ кДж}$

Сложим левые и правые части уравнений:

$(N_2 + O_2) + (2NO + O_2) = (2NO) + (2NO_2)$

Сократим одинаковые вещества в левой и правой частях (в данном случае $2NO$):

$N_2 + O_2 + O_2 = 2NO_2$

Что приводит к целевому уравнению:

$N_2 + 2O_2 = 2NO_2$

Согласно закону Гесса, тепловой эффект суммарной реакции равен сумме тепловых эффектов составляющих ее реакций:

$Q_{p,3} = Q_{p,1} + Q_{p,2} = -180 \text{ кДж} + 114 \text{ кДж} = -66 \text{ кДж}$

Таким образом, теплота реакции образования двух моль $NO_2$ из простых веществ составляет -66 кДж.

Теперь определим теплоту образования $NO_2$. Теплота образования ($Q_f$) – это тепловой эффект реакции образования 1 моля вещества из простых веществ, находящихся в устойчивом состоянии при данных условиях.

Мы нашли, что при образовании 2 моль $NO_2$ по реакции $N_2 + 2O_2 = 2NO_2$ тепловой эффект $Q_{p,3} = -66 \text{ кДж}$.

Чтобы найти теплоту образования 1 моля $NO_2$, нужно разделить полученный тепловой эффект на 2:

$Q_f(NO_2) = \frac{Q_{p,3}}{2} = \frac{-66 \text{ кДж}}{2} = -33 \text{ кДж/моль}$

Ответ: Теплота реакции $N_2 + 2O_2 = 2NO_2$ равна -66 кДж. Теплота образования $NO_2$ равна -33 кДж/моль.