Номер 5, страница 93 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Вопросы и задания. Параграф 12. Тепловой эффект химической реакции. Глава 4. Химические реакции - номер 5, страница 93.

Условие.

5. При сгорании навески натрия массой 18,4 г в хлоре в результате реакции выделилось 328,88 кДж теплоты. На основании этих данных напишите термохимическое уравнение горения натрия в хлоре.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(Na) = 18,4 \text{ г}$

$Q_{выд} = 328,88 \text{ кДж}$

Перевод в СИ:

$m(Na) = 0,0184 \text{ кг}$

$Q_{выд} = 328880 \text{ Дж}$

Найти:

Термохимическое уравнение реакции горения натрия в хлоре.

Решение:

1. Сначала запишем уравнение реакции горения металлического натрия в газообразном хлоре. В результате этой реакции образуется хлорид натрия:

$$Na + Cl_2 \rightarrow NaCl$$

Уравняем реакцию, расставив стехиометрические коэффициенты:

$$2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$$

2. Термохимическое уравнение включает в себя тепловой эффект реакции, который обычно рассчитывается на моль реагентов или продуктов в соответствии с коэффициентами в уравнении. Для этого найдем количество вещества (в молях) натрия, которое вступило в реакцию. Молярная масса натрия ($M(Na)$) составляет приблизительно $23 \text{ г/моль}$.

$$n(Na) = \frac{m(Na)}{M(Na)} = \frac{18,4 \text{ г}}{23 \text{ г/моль}} = 0,8 \text{ моль}$$

3. Из условия задачи известно, что при сгорании $0,8 \text{ моль}$ натрия выделилось $328,88 \text{ кДж}$ теплоты. В нашем уравнении реакции коэффициент перед натрием равен 2. Следовательно, нам нужно рассчитать тепловой эффект для реакции с участием $2 \text{ моль}$ натрия. Составим пропорцию:

при реакции $0,8 \text{ моль}$ Na выделяется $328,88 \text{ кДж}$ теплоты;

при реакции $2 \text{ моль}$ Na выделяется $Q$ кДж теплоты.

$$Q = \frac{2 \text{ моль} \cdot 328,88 \text{ кДж}}{0,8 \text{ моль}} = 822,2 \text{ кДж}$$

4. Теперь мы можем записать итоговое термохимическое уравнение. Поскольку реакция экзотермическая (теплота выделяется), тепловой эффект ($Q$) записывается в правой части уравнения со знаком «+». Также принято указывать агрегатные состояния веществ: натрий (Na) — твёрдое (тв), хлор ($Cl_2$) — газ (г), хлорид натрия (NaCl) — твёрдое (тв).

$$2Na_{(тв)} + Cl_{2(г)} \rightarrow 2NaCl_{(тв)} + 822,2 \text{ кДж}$$

Эту же реакцию можно записать с использованием энтальпии ($\Delta H$). Для экзотермических реакций значение энтальпии отрицательно: $\Delta H = -Q$.

$$2Na_{(тв)} + Cl_{2(г)} \rightarrow 2NaCl_{(тв)}; \quad \Delta H = -822,2 \text{ кДж/моль}$$

Оба варианта записи являются верными, но первый чаще используется в школьном курсе химии.

Ответ: термохимическое уравнение горения натрия в хлоре: $2Na_{(тв)} + Cl_{2(г)} \rightarrow 2NaCl_{(тв)} + 822,2 \text{ кДж}$.