Номер 11, страница 103 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

11. Используя данные задачи 2, определите тепловой эффект реакции фотосинтеза:

$6CO_{2(г)} + 6H_{2}O_{(ж)} = C_{6}H_{12}O_{6(тв)} + 6O_{2(г)}$

Откуда берётся энергия, необходимая для этой реакции?

Используя данные задачи 2, определите тепловой эффект реакции фотосинтеза: $6CO_{2(г)} + 6H_2O_{(ж)} = C_6H_{12}O_{6(тв)} + 6O_{2(г)}$ Дано:

Уравнение реакции фотосинтеза: $6CO_{2(г)} + 6H_2O_{(ж)} = C_6H_{12}O_{6(тв)} + 6O_{2(г)}$

Стандартные энтальпии образования веществ (в системе СИ), взятые из справочных данных, так как задача 2 не предоставлена:

$\Delta H_f^\circ(CO_{2(г)}) = -393.5 \text{ кДж/моль}$

$\Delta H_f^\circ(H_2O_{(ж)}) = -285.8 \text{ кДж/моль}$

$\Delta H_f^\circ(C_6H_{12}O_{6(тв)}) = -1273 \text{ кДж/моль}$

$\Delta H_f^\circ(O_{2(г)}) = 0 \text{ кДж/моль}$ (как для простого вещества в его стандартном состоянии)

Найти:

Тепловой эффект реакции (изменение энтальпии реакции) $\Delta H_{р-ции}^\circ$.

Решение:

Тепловой эффект химической реакции (изменение энтальпии, $\Delta H^\circ$) можно рассчитать, используя следствие из закона Гесса. Оно гласит, что тепловой эффект реакции равен разности между суммой стандартных энтальпий образования продуктов реакции и суммой стандартных энтальпий образования исходных веществ, умноженных на их стехиометрические коэффициенты.

Общая формула для расчета:

$\Delta H_{р-ции}^\circ = \sum (n \cdot \Delta H_f^\circ)_{\text{продуктов}} - \sum (m \cdot \Delta H_f^\circ)_{\text{реагентов}}$

где $n$ и $m$ — стехиометрические коэффициенты продуктов и реагентов соответственно.

Применительно к реакции фотосинтеза:

$\Delta H_{р-ции}^\circ = [1 \cdot \Delta H_f^\circ(C_6H_{12}O_{6(тв)}) + 6 \cdot \Delta H_f^\circ(O_{2(г)})] - [6 \cdot \Delta H_f^\circ(CO_{2(г)}) + 6 \cdot \Delta H_f^\circ(H_2O_{(ж)})]$

Подставим в формулу справочные значения энтальпий:

$\Delta H_{р-ции}^\circ = [1 \cdot (-1273 \text{ кДж/моль}) + 6 \cdot (0 \text{ кДж/моль})] - [6 \cdot (-393.5 \text{ кДж/моль}) + 6 \cdot (-285.8 \text{ кДж/моль})]$

$\Delta H_{р-ции}^\circ = [-1273] - [-2361 - 1714.8]$

$\Delta H_{р-ции}^\circ = -1273 - (-4075.8)$

$\Delta H_{р-ции}^\circ = -1273 + 4075.8 = +2802.8 \text{ кДж}$

Положительное значение $\Delta H_{р-ции}^\circ$ указывает на то, что реакция является эндотермической, то есть для её протекания требуется поглощение энергии из окружающей среды.

Ответ: тепловой эффект реакции фотосинтеза составляет $+2802.8 \text{ кДж}$.

Откуда берётся энергия, необходимая для этой реакции?

Фотосинтез — это процесс, который протекает в клетках растений, водорослей и некоторых бактерий. Энергия, необходимая для этой сложной эндотермической реакции, имеет внешнее происхождение. Источником этой энергии является солнечный свет. Специальные пигменты, в первую очередь хлорофилл, поглощают световую энергию (фотоны). Затем эта поглощенная световая энергия преобразуется в ходе сложных биохимических процессов в химическую энергию, которая запасается в связях синтезируемого органического вещества — глюкозы ($C_6H_{12}O_6$). Таким образом, происходит трансформация одного вида энергии (световой) в другой (химическую).

Ответ: энергия, необходимая для реакции фотосинтеза, берётся из солнечного света и поглощается с помощью пигмента хлорофилла.