Номер 6, страница 273 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

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

Условие.

6. Теплота образования жидкой воды из водорода и кислорода равна 286 кДж/моль, а теплота образования газообразной воды из этих же веществ равна 242 кДж/моль. Рассчитайте теплоту испарения воды.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Теплота образования жидкой воды, $Q_1 = 286 \text{ кДж/моль}$.

Теплота образования газообразной воды, $Q_2 = 242 \text{ кДж/моль}$.

Найти:

Теплоту испарения воды, $Q_{исп}$ — ?

Решение:

Теплота образования — это количество теплоты, которое выделяется при образовании 1 моля сложного вещества из простых веществ. Так как в данном случае теплота выделяется (экзотермический процесс), изменение энтальпии ($ \Delta H $) системы будет отрицательным, то есть $ \Delta H = -Q $.

1. Запишем термодинамические уравнения для процессов образования жидкой и газообразной воды из простых веществ (водорода и кислорода):

Образование жидкой воды: $ H_{2(г)} + \frac{1}{2}O_{2(г)} \rightarrow H_2O_{(ж)} $ с изменением энтальпии $ \Delta H_1 = -Q_1 = -286 \text{ кДж/моль} $.

Образование газообразной воды: $ H_{2(г)} + \frac{1}{2}O_{2(г)} \rightarrow H_2O_{(г)} $ с изменением энтальпии $ \Delta H_2 = -Q_2 = -242 \text{ кДж/моль} $.

2. Процесс испарения воды представляет собой фазовый переход из жидкого состояния в газообразное:

$ H_2O_{(ж)} \rightarrow H_2O_{(г)} $

Изменение энтальпии для этого процесса ($ \Delta H_{исп} $) и есть искомая теплота испарения ($ Q_{исп} $).

3. Согласно закону Гесса, мы можем получить итоговое уравнение реакции и ее тепловой эффект, комбинируя другие уравнения. Чтобы получить уравнение испарения, нам нужно "обратить" первую реакцию (т.е. рассмотреть процесс разложения жидкой воды) и сложить ее со второй реакцией (образование газообразной воды).

Запишем реакцию, обратную образованию жидкой воды:

$ H_2O_{(ж)} \rightarrow H_{2(г)} + \frac{1}{2}O_{2(г)} $

При обращении реакции знак ее теплового эффекта меняется на противоположный: $ -\Delta H_1 = -(-286 \text{ кДж/моль}) = +286 \text{ кДж/моль} $.

4. Теперь сложим уравнение разложения жидкой воды и уравнение образования газообразной воды:

$ H_2O_{(ж)} \rightarrow \cancel{H_{2(г)}} + \cancel{\frac{1}{2}O_{2(г)}} \quad (-\Delta H_1 = +286 \text{ кДж/моль}) $

$ \cancel{H_{2(г)}} + \cancel{\frac{1}{2}O_{2(г)}} \rightarrow H_2O_{(г)} \quad (\Delta H_2 = -242 \text{ кДж/моль}) $

После сокращения простых веществ ($ H_2 $ и $ O_2 $), мы получаем итоговое уравнение процесса испарения:

$ H_2O_{(ж)} \rightarrow H_2O_{(г)} $

5. Тепловой эффект этого процесса равен сумме тепловых эффектов составляющих его реакций:

$ \Delta H_{исп} = (-\Delta H_1) + \Delta H_2 = 286 \text{ кДж/моль} + (-242 \text{ кДж/моль}) = 44 \text{ кДж/моль} $

Поскольку испарение — это процесс, требующий затрат энергии (эндотермический), изменение энтальпии положительно. Теплота испарения $Q_{исп}$ численно равна этому значению.

Ответ: Теплота испарения воды равна 44 кДж/моль.