Номер 5.14, страница 70, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

5.14. При окислении фосфина ($PH_3$) массой 14 г выделилось 486 кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение этой реакции.

Дано:

Масса фосфина, $m(\text{PH}_3) = 14 \text{ г}$

Выделившаяся теплота, $Q = 486 \text{ кДж}$

Перевод в СИ:

$m(\text{PH}_3) = 0.014 \text{ кг}$

$Q = 486000 \text{ Дж}$

Найти:

Термохимическое уравнение реакции — ?

Решение:

1. Сначала запишем уравнение реакции окисления фосфина кислородом. При полном окислении фосфина образуются высший оксид фосфора (оксид фосфора(V)) и вода.

$\text{PH}_3 + \text{O}_2 \rightarrow \text{P}_2\text{O}_5 + \text{H}_2\text{O}$

2. Уравняем эту реакцию, расставив стехиометрические коэффициенты.

$2\text{PH}_3 + 4\text{O}_2 = \text{P}_2\text{O}_5 + 3\text{H}_2\text{O}$

3. Термохимическое уравнение отражает тепловой эффект реакции, рассчитанный на мольные количества веществ, указанные в уравнении. Нам нужно найти тепловой эффект для сгорания 2 моль фосфина.

4. Вычислим молярную массу фосфина (PH₃), используя относительные атомные массы элементов: $Ar(\text{P}) \approx 31$, $Ar(\text{H}) \approx 1$.

$M(\text{PH}_3) = Ar(\text{P}) + 3 \cdot Ar(\text{H}) = 31 + 3 \cdot 1 = 34 \text{ г/моль}$

5. Найдем количество вещества фосфина в 14 г.

$n(\text{PH}_3) = \frac{m(\text{PH}_3)}{M(\text{PH}_3)} = \frac{14 \text{ г}}{34 \text{ г/моль}} \approx 0.4118 \text{ моль}$

6. По условию, при окислении 0.4118 моль PH₃ выделяется 486 кДж теплоты. Составим пропорцию, чтобы рассчитать тепловой эффект реакции ($Q_{реакции}$) для 2 моль PH₃, как в уравнении.

При сгорании 0.4118 моль PH₃ — выделяется 486 кДж

При сгорании 2 моль PH₃ — выделяется $Q_{реакции}$

$Q_{реакции} = \frac{2 \text{ моль} \cdot 486 \text{ кДж}}{0.4118 \text{ моль}} \approx 2360 \text{ кДж}$

7. Тепловой эффект реакции (Q) положителен, так как теплота выделяется. Изменение энтальпии ($\Delta H$) для экзотермической реакции имеет отрицательное значение.

$\Delta H = -Q_{реакции} = -2360 \text{ кДж}$

8. Запишем итоговое термохимическое уравнение, указав агрегатные состояния веществ (г — газ, тв — твердое, ж — жидкое) и тепловой эффект.

$2\text{PH}_3(\text{г}) + 4\text{O}_2(\text{г}) = \text{P}_2\text{O}_5(\text{тв}) + 3\text{H}_2\text{O}(\text{ж}) + 2360 \text{ кДж}$

Альтернативная форма записи с использованием изменения энтальпии:

$2\text{PH}_3(\text{г}) + 4\text{O}_2(\text{г}) = \text{P}_2\text{O}_5(\text{тв}) + 3\text{H}_2\text{O}(\text{ж}); \Delta H = -2360 \text{ кДж}$

Ответ: $2\text{PH}_3(\text{г}) + 4\text{O}_2(\text{г}) = \text{P}_2\text{O}_5(\text{тв}) + 3\text{H}_2\text{O}(\text{ж}) + 2360 \text{ кДж}$.