Номер 6, страница 127 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 4. Закономерности протекания химических реакций и физико-химических процессов. Параграф 18. Определение тепловых эффектов химических реакций. Закон Гесса - номер 6, страница 127.

Условие.

6. Воспользовавшись значениями стандартных энтальпий образования (табл. 10), рассчитайте тепловые эффекты следующих реакций:

a) $\text{CO}_2(\text{г.}) + \text{H}_2(\text{г.}) \longrightarrow \text{CO}(\text{г.}) + \text{H}_2\text{O}(\text{г.})$

б) $\text{2SO}_2(\text{г.}) + \text{O}_2(\text{г.}) = \text{2SO}_3(\text{г.})$

в) $\text{C}_2\text{H}_2(\text{г.}) + \text{2H}_2(\text{г.}) \longrightarrow \text{C}_2\text{H}_6(\text{г.})$

г) $\text{C}_2\text{H}_6(\text{г.}) \longrightarrow \text{C}_2\text{H}_4(\text{г.}) + \text{H}_2(\text{г.})$

Решение.

Решение 2.

Тепловой эффект химической реакции, или изменение энтальпии реакции ($\Delta_rH^\circ$), при стандартных условиях (температура 298 К, давление 101.3 кПа) рассчитывается на основе следствия из закона Гесса. Согласно этому следствию, тепловой эффект реакции равен разности между суммой стандартных энтальпий образования продуктов реакции и суммой стандартных энтальпий образования исходных веществ, с учётом их стехиометрических коэффициентов.

Общая формула для расчета:

$\Delta_rH^\circ = \sum (\nu_{прод} \cdot \Delta_fH^\circ_{прод}) - \sum (\nu_{исх} \cdot \Delta_fH^\circ_{исх})$

где $\nu$ — стехиометрический коэффициент вещества в уравнении реакции, а $\Delta_fH^\circ$ — стандартная энтальпия образования вещества. Стандартная энтальпия образования простых веществ в их наиболее устойчивом агрегатном состоянии (например, $O_2(г)$, $H_2(г)$) принимается равной нулю.

Если $\Delta_rH^\circ > 0$, реакция является эндотермической (протекает с поглощением теплоты). Если $\Delta_rH^\circ < 0$, реакция является экзотермической (протекает с выделением теплоты).

Дано:

Стандартные энтальпии образования ($\Delta_fH^\circ_{298}$) веществ в газообразном состоянии (г.):

• $\Delta_fH^\circ(CO_2, г) = -393.51$ кДж/моль
• $\Delta_fH^\circ(H_2, г) = 0$ кДж/моль
• $\Delta_fH^\circ(CO, г) = -110.53$ кДж/моль
• $\Delta_fH^\circ(H_2O, г) = -241.82$ кДж/моль
• $\Delta_fH^\circ(SO_2, г) = -296.83$ кДж/моль
• $\Delta_fH^\circ(O_2, г) = 0$ кДж/моль
• $\Delta_fH^\circ(SO_3, г) = -395.72$ кДж/моль
• $\Delta_fH^\circ(C_2H_2, г) = +226.73$ кДж/моль
• $\Delta_fH^\circ(C_2H_6, г) = -84.68$ кДж/моль
• $\Delta_fH^\circ(C_2H_4, г) = +52.26$ кДж/моль

Найти:

Тепловые эффекты ($\Delta_rH^\circ_{298}$) для каждой из указанных реакций.

Решение:

а) $CO_2(г) + H_2(г) \rightarrow CO(г) + H_2O(г)$

Рассчитаем тепловой эффект реакции по общей формуле:

$\Delta_rH^\circ = [1 \cdot \Delta_fH^\circ(CO, г) + 1 \cdot \Delta_fH^\circ(H_2O, г)] - [1 \cdot \Delta_fH^\circ(CO_2, г) + 1 \cdot \Delta_fH^\circ(H_2, г)]$

Подставим значения стандартных энтальпий образования:

$\Delta_rH^\circ = [(-110.53) + (-241.82)] - [(-393.51) + 0]$

$\Delta_rH^\circ = -352.35 - (-393.51) = -352.35 + 393.51 = +41.16$ кДж.

Так как $\Delta_rH^\circ > 0$, реакция эндотермическая.

Ответ: Тепловой эффект реакции составляет $+41.16$ кДж.

б) $2SO_2(г) + O_2(г) = 2SO_3(г)$

Рассчитаем тепловой эффект реакции:

$\Delta_rH^\circ = [2 \cdot \Delta_fH^\circ(SO_3, г)] - [2 \cdot \Delta_fH^\circ(SO_2, г) + 1 \cdot \Delta_fH^\circ(O_2, г)]$

Подставим значения:

$\Delta_rH^\circ = [2 \cdot (-395.72)] - [2 \cdot (-296.83) + 0]$

$\Delta_rH^\circ = -791.44 - (-593.66) = -791.44 + 593.66 = -197.78$ кДж.

Так как $\Delta_rH^\circ < 0$, реакция экзотермическая.

Ответ: Тепловой эффект реакции составляет $-197.78$ кДж.

в) $C_2H_2(г) + 2H_2(г) \rightarrow C_2H_6(г)$

Рассчитаем тепловой эффект реакции:

$\Delta_rH^\circ = [1 \cdot \Delta_fH^\circ(C_2H_6, г)] - [1 \cdot \Delta_fH^\circ(C_2H_2, г) + 2 \cdot \Delta_fH^\circ(H_2, г)]$

Подставим значения:

$\Delta_rH^\circ = [(-84.68)] - [(+226.73) + 2 \cdot 0]$

$\Delta_rH^\circ = -84.68 - 226.73 = -311.41$ кДж.

Так как $\Delta_rH^\circ < 0$, реакция экзотермическая.

Ответ: Тепловой эффект реакции составляет $-311.41$ кДж.

г) $C_2H_6(г) \rightarrow C_2H_4(г) + H_2(г)$

Рассчитаем тепловой эффект реакции:

$\Delta_rH^\circ = [1 \cdot \Delta_fH^\circ(C_2H_4, г) + 1 \cdot \Delta_fH^\circ(H_2, г)] - [1 \cdot \Delta_fH^\circ(C_2H_6, г)]$

Подставим значения:

$\Delta_rH^\circ = [(+52.26) + 0] - [(-84.68)]$

$\Delta_rH^\circ = 52.26 + 84.68 = +136.94$ кДж.

Так как $\Delta_rH^\circ > 0$, реакция эндотермическая.

Ответ: Тепловой эффект реакции составляет $+136.94$ кДж.