Номер 5.2, страница 68, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

5.2. При взаимодействии 1,8 г алюминия с кислородом выделилось 54,7 кДж теплоты. Вычислите теплоту образования оксида алюминия. Составьте термохимическое уравнение этой реакции.

Дано:

Масса алюминия, $m(Al) = 1.8 \text{ г}$
Выделившаяся теплота, $Q_{эксп} = 54.7 \text{ кДж}$

Перевод в систему СИ:
$m(Al) = 1.8 \times 10^{-3} \text{ кг}$
$Q_{эксп} = 54.7 \times 10^{3} \text{ Дж}$

Найти:

1. Теплоту образования оксида алюминия, $Q_{обр}(Al_2O_3)$ - ?
2. Термохимическое уравнение реакции - ?

Решение:

Запишем уравнение реакции взаимодействия алюминия с кислородом и расставим коэффициенты:

$4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$

Рассчитаем количество вещества (в молях) алюминия, вступившего в реакцию. Молярная масса алюминия $M(Al)$ составляет 27 г/моль.

$n(Al) = \frac{m(Al)}{M(Al)} = \frac{1.8 \text{ г}}{27 \text{ г/моль}} = \frac{1}{15} \text{ моль}$

Вычислите теплоту образования оксида алюминия

Теплота образования вещества – это тепловой эффект реакции образования 1 моль данного вещества из простых веществ в стандартных условиях.

Сначала найдем количество вещества оксида алюминия, которое образовалось при сгорании $\frac{1}{15}$ моль алюминия. Составим пропорцию согласно уравнению реакции:

$\frac{n(Al)}{4} = \frac{n(Al_2O_3)}{2} \Rightarrow n(Al_2O_3) = \frac{2 \times n(Al)}{4} = \frac{n(Al)}{2}$

$n(Al_2O_3) = \frac{1/15 \text{ моль}}{2} = \frac{1}{30} \text{ моль}$

По условию, при образовании $\frac{1}{30}$ моль $Al_2O_3$ выделилось $54.7$ кДж теплоты. Рассчитаем теплоту образования ($Q_{обр}$) для 1 моль $Al_2O_3$:

$Q_{обр} = \frac{Q_{эксп}}{n(Al_2O_3)} = \frac{54.7 \text{ кДж}}{1/30 \text{ моль}} = 54.7 \times 30 = 1641 \text{ кДж/моль}$

Ответ: Теплота образования оксида алюминия составляет $1641 \text{ кДж/моль}$.

Составьте термохимическое уравнение этой реакции

Термохимическое уравнение включает в себя запись химической реакции с указанием агрегатных состояний веществ и величины теплового эффекта реакции.

Тепловой эффект реакции ($Q_{реакции}$) соответствует стехиометрическим коэффициентам в уравнении. Для реакции $4Al + 3O_2 = 2Al_2O_3$ образуется 2 моль $Al_2O_3$. Тепловой эффект будет в два раза больше теплоты образования:

$Q_{реакции} = Q_{обр} \times 2 \text{ моль} = 1641 \text{ кДж/моль} \times 2 \text{ моль} = 3282 \text{ кДж}$

Поскольку теплота выделяется, реакция является экзотермической. Тепловой эффект записывается в правой части уравнения со знаком «+». Укажем агрегатные состояния веществ: алюминий и его оксид - твердые (тв), кислород - газ (г).

$4Al_{(тв)} + 3O_{2(г)} = 2Al_2O_{3(тв)} + 3282 \text{ кДж}$

Ответ: $4Al_{(тв)} + 3O_{2(г)} = 2Al_2O_{3(тв)} + 3282 \text{ кДж}$.