Номер 7, страница 119 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 4. Закономерности протекания химических реакций и физико-химических процессов. Параграф 17. Основы химической термодинамики. Понятие об энтальпии - номер 7, страница 119.

Условие.

7. Изобразите примерный вид энергетических диаграмм следующих процессов:

а) горение метана;

б) дегидрирование этена;

в) окисление кислородом оксида серы(IV) до оксида серы(VI).

Напишите уравнения этих реакций. Укажите знаки теплового эффекта и изменение энтальпии в ходе реакций.

Решение.

Решение 2.

Решение

а) горение метана

Уравнение реакции полного горения метана в кислороде:
$CH_4(г) + 2O_2(г) \rightarrow CO_2(г) + 2H_2O(г)$

Горение — это экзотермический процесс, то есть реакция, протекающая с выделением теплоты в окружающую среду.
Тепловой эффект реакции $\text{Q}$ положителен ($Q > 0$).
Изменение энтальпии $ΔH$ равно тепловому эффекту, взятому с обратным знаком ($ΔH = -Q$), поэтому для экзотермической реакции изменение энтальпии отрицательно ($ΔH < 0$). Это означает, что энтальпия продуктов реакции ($CO_2$ и $H_2O$) меньше энтальпии исходных веществ ($CH_4$ и $O_2$).

Энергетическая диаграмма для экзотермической реакции:

Ответ: Уравнение реакции: $CH_4(г) + 2O_2(г) \rightarrow CO_2(г) + 2H_2O(г)$. Реакция экзотермическая, $Q > 0$, $ΔH < 0$. Энергия продуктов ниже энергии реагентов.

б) дегидрирование этена

Уравнение реакции дегидрирования этена с образованием этина (ацетилена):
$C_2H_4(г) \rightarrow C_2H_2(г) + H_2(г)$

Дегидрирование — это эндотермический процесс, то есть реакция, протекающая с поглощением теплоты. Для разрыва связей в молекуле этена требуется затратить энергию.
Тепловой эффект реакции $\text{Q}$ отрицателен ($Q < 0$).
Изменение энтальпии $ΔH = -Q$, поэтому для эндотермической реакции изменение энтальпии положительно ($ΔH > 0$). Это означает, что энтальпия продуктов реакции ($C_2H_2$ и $H_2$) больше энтальпии исходного вещества ($C_2H_4$).

Энергетическая диаграмма для эндотермической реакции:

Ответ: Уравнение реакции: $C_2H_4(г) \rightarrow C_2H_2(г) + H_2(г)$. Реакция эндотермическая, $Q < 0$, $ΔH > 0$. Энергия продуктов выше энергии реагентов.

в) окисление кислородом оксида серы(IV) до оксида серы(VI)

Уравнение реакции окисления оксида серы(IV):
$2SO_2(г) + O_2(г) \rightarrow 2SO_3(г)$

Данный процесс является экзотермическим, он протекает с выделением значительного количества теплоты. Это одна из ключевых стадий промышленного производства серной кислоты.
Тепловой эффект реакции $\text{Q}$ положителен ($Q > 0$).
Изменение энтальпии $ΔH$ отрицательно ($ΔH < 0$), так как энтальпия продукта ($SO_3$) меньше суммарной энтальпии исходных веществ ($SO_2$ и $O_2$).

Энергетическая диаграмма для экзотермической реакции (аналогична горению метана):

Ответ: Уравнение реакции: $2SO_2(г) + O_2(г) \rightarrow 2SO_3(г)$. Реакция экзотермическая, $Q > 0$, $ΔH < 0$. Энергия продуктов ниже энергии реагентов.