Стандартные теплоты (энтальпии) образования DHо298 некоторых веществ

Пример 2. Реакция горения этана выражается термохимическим уравнением

C₂H₆(г) + 3½ O₂ = 2 CO₂(г) + 3H₂O (ж); D H _х.р = -1559, 87 кДж

Вычислите теплоту образования этана, если известны теплоты образования СО₂(г) и Н₂О(ж) (табл. 5).

Решение. Теплотой образования (энтальпией) данного соединения называют тепловой эффект реакции образования 1 моль этого соединения из простых веществ, взятых в их устойчивом состоянии при данных условиях. Обычно теплоты образования относят к стандартному состоянию, т.е. 25^оС (298 К) и 1, 013 × 10⁵ Па, и обозначают через D H ^о₂₉₈. Так как тепловой эффект с температурой изменяется незначительно, то здесь и в дальнейшем индексы опускаются, и тепловой эффект обозначается через D Н. Следовательно, нужно вычислить тепловой эффект реакции, термохимическое уравнение которой имеет вид:

2С (графит) + 3Н₂(г) = С₂Н₆(г); D Н =?

исходя из следующих данных:

а) С₂Н₆(г) + 3 ½ О₂(г) = 2СО₂(г) + 3Н₂О(ж); D Н = -1559, 87 кДж

б) С (графит) + О₂(г) = СО₂(г); D Н = -393, 51 кДж

в) Н₂(г) + ½ О₂ = Н₂О(ж); D Н = -285, 84 кДж

На основании закона Гесса с термохимическими уравнениями можно оперировать так же, как и с алгебраическими. Для получения искомого результата следует уравнение (б) умножить на 2, уравнение (а) – на 3, а затем сумму этих уравнений вычесть из уравнения (а):

С₂Н₆ = 3 ½ О₂ – 2С – 2О₂ – 3Н₂ – 3/2О₂ = 2СО₂ + 3Н₂О – 2СО₂ – 3Н₂О

D Н = -1559, 87 – 2(-393, 51) – 3(-285, 84) = +84, 67 к Дж;

D Н = -1559, 87 + 787, 02 + 857, 52; С₂Н₂ = 2С + 3Н₂;

D Н = +84, 67 кДж

Так как теплота образования равна теплоте разложения с обратным знаком, то = -84, 67 кДж. К тому же результату придем, если для решения задачи применить вывод из закона Гесса:

Учитывая, что теплоты образования простых веществ условно приняты равными нулю:

Пример 3. Реакция горения этилового спирта выражается термохимическим уравнением:

С₂Н₅ОН(ж) + 3О₂(г) = 2СО₂(г) + 3Н₂О(ж); D Н =?

Вычислите тепловой эффект реакции, если известно, что мольная (молярная) теплота парообразования С₂Н₅ОН(ж) равна +42, 36 кДж и известны теплоты образования: С₂Н₅ОН(г); СО₂(г); Н₂О(ж) (см. табл. 5).

Решение. Для определения D Н реакции необходимо знать теплоту образования С₂Н₅ОН(ж). Последнюю находим из данных:

С₂Н₅ОН(ж) = С₂Н₅ОН(г); D Н = +42, 36 кДж.

+42, 36 = -235, 31 – ;

= -235, 31 – 42, 36 = -277, 67 кДж.

Вычисляем D Н реакции, применяя следствия из закона Гесса:

D Н _х.р = 2(-393, 51) + 3(-285, 84) + 277, 67 = -1366, 87 кДж.

Контрольные вопросы

81.Вычислите, какое количество теплоты выделится при восстановлении Fe₂O₃ металлическим алюминием, если было получено 335, 1 г железа. Ответ: 2543, 1 кДж.

82.Газообразный этиловый спирт С₂Н₅ОН можно получить при взаимодействии этилена С₂Н₄(г) и водяных паров. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив ее тепловой эффект. Ответ: -45, 76 кДж.

83.Вычислите тепловой эффект реакции восстановления оксида железа (II) водородом, исходя из следующих термохимических уравнений:

FeO(к) + СО(г) = Fe(к) + СО₂(г); D Н = -13, 18 кДж.

СО(г) + ½ О₂(г) = СО₂(г); D Н = -283, 0 кДж.

Н₂(г) + ½ О₂(г) = Н₂О(г); D Н = -241, 83 кДж.

Ответ: +27, 99 кДж.

84.При взаимодействии газообразных сероводорода и диоксида углерода образуются пары воды и сероуглерод СS₂(г). Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив ее тепловой эффект. Ответ: +65, 43 кДж.

85.Напишите термохимическое уравнение реакции между СО(г) и водородом, в результате которой образуются СН₄(г) и Н₂О(г). Сколько теплоты выделится при этой реакции, если было получено 67, 2 л метана в пересчете на нормальные условия? Ответ: 618, 48 кДж.

86.Тепловой эффект какой реакции равен теплоте образования NO? Вычислите теплоту образования NO, исходя из следующих термохимических уравнений:

4NH₃(г) + 5O₂(г) = 4NO(г) + 6 H₂O(ж); D Н = -1168, 80 кДж.

4NH₃(г) + 3O₂(г) = 2N₂(г) + 6 H₂O(ж); D Н = 1530, 28 кДж.

Ответ: 90, 37 кДж.

87.Кристаллический хлорид аммония образуется при взаимодействии газообразных аммиака и хлорида водорода. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив ее тепловой эффект. Сколько теплоты выделится, если в реакции было израсходовано 10 л аммиака в пересчете на нормальные условия? Ответ: 78, 97 кДж.

88.Тепловой эффект какой реакции равен теплоте образования метана? Вычислите теплоту образования метана, исходя из следующих термохимических уравнений:

Н₂(г) + 1/2О₂(г) = Н₂О(ж); D Н = -285, 84 кДж.

С(к) + О₂(г) = СО₂(г); D Н = -393, 51 кДж.

СН₄(г) + 2О₂(г) = 2Н₂О(ж) + СО₂(г); D Н = -393, 51 кДж.

Ответ: -74, 88 кДж.

89.Тепловой эффект какой реакции равен теплоте образования гидроксида кальция? Вычислите теплоту образования гидроксида кальция, исходя из следующих термохимических уравнений:

Са(к) + 1/2О₂(г) = СаО(к); D Н = -635, 60 кДж.

Н₂(г) + 1/О₂(г) = Н₂О(ж); D Н = -285, 84 кДж.

СаО(к) + Н₂О(ж) = Са(ОН)₂(к); D Н = -65, 06 кДж.

Ответ: -986, 50 кДж.

90.Тепловой эффект какой реакции сгорания жидкого бензола с образованием паров воды и диоксида углерода равен -3135, 58 кДж. Составьте термохимическое уравнение этой реакции и вычислите теплоту образования С₆Н₆(ж). Ответ: +49, 03 кДж.

91.Вычислите, сколько теплоты выделится при сгорании 165 л (н.у.) ацетилена С₂Н₂, если продуктами сгорания являются диоксид углерода и пары воды? Ответ: 924, 88 кДж.

92.При сгорании газообразного аммиака образуются пары воды и оксид азота. Сколько теплоты выделится при этой реакции, если было получено 44, 8 л NO в пересчете на нормальные условия? Ответ: 452, 37 кДж.

93.Реакция горения метилового спирта выражается термохимическим уравнением:

СН₃ОН(ж) + 3/2О₂(г) = СО₂(г) + 2Н₂О(ж); D Н =?

Вычислите тепловой эффект этой реакции, если известно, что мольная теплота парообразования СН₃ОН(ж) равна +37, 4 кДж. Ответ: -726, 62 кДж.

94.При сгорании 11, 5 г жидкого этилового спирта выделилось 308, 71 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение реакции, в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода. Вычислите теплоту образования С₂Н₅ОН(ж). Ответ:
-277, 67 кДж/моль.

95.Реакция горения бензола выражается термохимическим уравнением:

С₆Н₆(ж) + 7¹/2О₂(г) = 6СО₂(г) +ЗН₂О(г); D Н =?

Вычислите тепловой эффект этой реакции, если известно, что мольная теплота парообразования бензола равна +33, 9 кДж. Ответ: -3135, 58 кДж.

95. Вычислите тепловой эффект и напишите термохимическое уравнение реакции горения 1 моль этана С₂Н₆(г), в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода. Сколько теплоты выделится при сгорании 1 м³ этана в пересчете на нормальные условия? Ответ: 63742, 86 кДж.

97. Реакция горения аммиака выражается термохимическим уравнением:

4NH₃(г) + 3O₂(г) = 2N₂(г) + 6Н₂0(ж); D Н = -1530, 28 кДж.

Вычислите теплоту образования NH₃(г). Ответ: -46, 19 кДж/моль.

98.При взаимодействии 6, 3 г железа с серой выделилось 11, 31 кДж теплоты. Вычислите теплоту образования сульфида железа FeS. Ответ: -100, 26 кДж/моль.

99.При сгорании 1 л ацетилена (н.у.) выделяется 56, 053 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение реакции, в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода. Вычислите теплоту образования С₂Н₂ (г). Ответ: 226, 75 кДж/моль.

100. При получении эквивалентной массы гидроксида кальция из СаО(к) и Н₂О(ж) выделяется 32, 53 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение этой реакции и вычислите теплоту образования оксида кальция. Ответ: -635, 6 кДж.