Номер 4, страница 102 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

4. Пользуясь данными, приведёнными в параграфе, составьте термохимическое уравнение разложения жидкой воды на водород и кислород.

Для составления термохимического уравнения реакции разложения жидкой воды необходимо сначала записать саму реакцию, а затем определить её тепловой эффект ($\Delta H$). Тепловой эффект можно рассчитать, используя стандартные энтальпии образования веществ, которые являются справочными данными.

Дано:

Стандартная энтальпия образования жидкой воды: $\Delta H_{f}^\circ(H_2O_{(ж)}) = -285,8$ кДж/моль.

Стандартные энтальпии образования простых веществ в их устойчивом состоянии (в данном случае, газообразных водорода и кислорода) по определению равны нулю:

$\Delta H_{f}^\circ(H_{2(г)}) = 0$ кДж/моль

$\Delta H_{f}^\circ(O_{2(г)}) = 0$ кДж/моль

Найти:

Термохимическое уравнение реакции разложения жидкой воды на водород и кислород.

Решение:

1. Запишем уравнение реакции разложения жидкой воды ($H_2O_{(ж)}$) на простые вещества — газообразный водород ($H_{2(г)}$) и газообразный кислород ($O_{2(г)}$). Необходимо также уравнять его (подобрать стехиометрические коэффициенты).

$2H_2O_{(ж)} \rightarrow 2H_{2(г)} + O_{2(г)}$

2. Рассчитаем изменение энтальпии ($\Delta H$) для этой реакции, используя следствие из закона Гесса. Изменение энтальпии реакции равно разности сумм стандартных энтальпий образования продуктов реакции и исходных веществ (реагентов), умноженных на их стехиометрические коэффициенты ($\nu$).

$\Delta H_{реакции}^\circ = \sum (\nu \cdot \Delta H_{f, продукты}^\circ) - \sum (\nu \cdot \Delta H_{f, реагенты}^\circ)$

Для нашей реакции продуктами являются $2$ моль $H_{2(г)}$ и $1$ моль $O_{2(г)}$, а реагентом — $2$ моль $H_2O_{(ж)}$.

$\Delta H_{реакции}^\circ = (2 \cdot \Delta H_{f}^\circ(H_{2(г)}) + 1 \cdot \Delta H_{f}^\circ(O_{2(г)})) - (2 \cdot \Delta H_{f}^\circ(H_2O_{(ж)}))$

3. Подставим известные значения в формулу:

$\Delta H_{реакции}^\circ = (2 \cdot 0 \text{ кДж/моль} + 1 \cdot 0 \text{ кДж/моль}) - (2 \cdot (-285,8 \text{ кДж/моль}))$

$\Delta H_{реакции}^\circ = 0 - (-571,6 \text{ кДж}) = +571,6$ кДж

Положительное значение $\Delta H$ показывает, что реакция является эндотермической, то есть для её протекания требуется поглощение 571,6 кДж теплоты (на 2 моль воды).

4. Теперь мы можем составить полное термохимическое уравнение, указав в нем сбалансированную реакцию, агрегатные состояния веществ и вычисленный тепловой эффект.

Ответ:

Термохимическое уравнение разложения жидкой воды на водород и кислород имеет следующий вид:

$2H_2O_{(ж)} = 2H_{2(г)} + O_{2(г)}$; $\Delta H = +571,6$ кДж