Термохимические расчёты (задание 27)

Тепловой эффект в термохимическом уравнении относится к тем количествам веществ, которые указаны коэффициентами (раздел «Тепловой эффект реакции»). Поэтому теплота пропорциональна количеству вещества, и термохимический расчёт в задании 27 сводится к одной пропорции. Главное — правильно соотнести количество вещества из условия с коэффициентом в уравнении.

Прямая задача: сколько теплоты

По уравнению \(\ce{2H2 + O2 = 2H2O(\text{г})} + 484\) кДж: сколько теплоты выделится при сгорании 11,2 л водорода (н. у.)?

\[ n(\ce{H2}) = \frac{11{,}2}{22{,}4} = 0{,}5\ \text{моль}; \qquad \frac{2\ \text{моль}}{484\ \text{кДж}} = \frac{0{,}5\ \text{моль}}{Q}; \qquad Q = \frac{484 \cdot 0{,}5}{2} = 121\ \text{кДж} \]

Обратная задача: сколько вещества

По уравнению \(\ce{S + O2 = SO2} + 296\) кДж: какая масса серы сгорела, если выделилось 148 кДж?

\[ n(\ce{S}) = \frac{148}{296} = 0{,}5\ \text{моль}; \qquad m(\ce{S}) = 0{,}5 \cdot 32 = 16\ \text{г} \]

Составление термохимического уравнения

При сгорании 8 г метана выделилось 445 кДж. Составьте термохимическое уравнение.

\[ n(\ce{CH4}) = \frac{8}{16} = 0{,}5\ \text{моль}; \qquad Q(1\ \text{моль}) = \frac{445}{0{,}5} = 890\ \text{кДж} \]

\[ \ce{CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O} + 890\ \text{кДж} \]

Эндотермические реакции

Для эндотермической реакции теплота затрачивается: \(\ce{CaCO3 = CaO + CO2} - 178\) кДж. Чтобы разложить 50 г карбоната кальция (0,5 моль), нужно затратить \(0{,}5 \cdot 178 = 89\) кДж.

Расчёт по теплотам образования

По следствию из закона Гесса тепловой эффект реакции равен сумме теплот образования продуктов минус сумма теплот образования реагентов с учётом коэффициентов; теплоты образования простых веществ равны нулю:

\[ Q_{\text{р}} = \sum Q_{\text{обр}}(\text{продуктов}) - \sum Q_{\text{обр}}(\text{реагентов}) \]

Пример: \(Q_{\text{обр}}(\ce{CO2}) = 393{,}5\) кДж/моль, \(Q_{\text{обр}}(\ce{CO}) = 110{,}5\) кДж/моль. Для реакции \(\ce{2CO + O2 = 2CO2}\): \(Q = 2 \cdot 393{,}5 - 2 \cdot 110{,}5 = 566\) кДж.