Выразите теплоту реакций через теплоты образования веществ:
а) H2 (г) + Cl2 (г) = 2 HCl (г)
б) NH3 (г) + HCl (г) = NH4Cl (тв)
в) 2 Pb(NO3)2 (тв) = 2 PbO (тв) + 4 NO2 (г) + O2 (г)
г) C6H6 (г) + 3 H2 (г) = C6H12 (г)
Для расчета теплот реакции через теплоты образования веществ можно использовать формулу:
Q = ∑(теплоты образования продуктов) − ∑(теплоты образования реагентов).
Теперь применим это к каждой реакции:
Теплота реакции:
Q = 2 * ΔH(образ. HCl) − [ΔH(образ. H2) + ΔH(образ. Cl2)]
Q = ΔH(образ. NH4Cl) − [ΔH(образ. NH3) + ΔH(образ. HCl)]
Q = [2 * ΔH(образ. PbO) + 4 * ΔH(образ. NO2) + ΔH(образ. O2)] − 2 * ΔH(образ. Pb(NO3)2)
Q = ΔH(образ. C6H12) − [ΔH(образ. C6H6) + 3 * ΔH(образ. H2)]
Здесь ΔH — это стандартная теплота образования вещества. Чтобы найти точные значения Q для каждой реакции, нужно подставить конкретные значения теплоты образования веществ, которые можно взять из термодинамических таблиц.
Напишите уравнение реакции между оксидом железа(Ш) и алюминием и рассчитайте теплоту этой реакции. Теплоты образования Fe2O3 и Al2O3 равны 824 и 1676 кДж/моль соответственно.
Fe₂O₃ + 2Al → 2Fe + Al₂O₃
ΔH = (-1676) - (-824) = -852 кДж
При полном сгорании некоторого количества сульфида меди(1) выделилось 265 кДж теплоты. Рассчитайте массу образовавшегося при этом оксида серы(1У). Теплоты образования Cu2S, CuOи SO2 равны 79, 156 и 297 кДж/моль соответственно.
Cu₂S + O₂ → 2CuO + SO₂
ΔH = (2×156 + 297) - 79 = 530 кДж/моль
Масса SO₂:
m = 0.5 моль × 64 г/моль = 32 г
Рассчитайте теплоту превращения графита в алмаз, если известно, что теплоты сгорания графита и алмаза равны 393,5 и 395,4 кДж/моль соответственно.
ΔH = 395.4 - 393.5 = 1.9 кДж/моль
Даны теплоты реакций:
а) N2+O2=2NO, Qр = -180 кДж/моль;
б) 2NO+O2=2NO2, Qр = 114 кДж/моль.
Рассчитайте теплоту реакции
N2+2O2=2NO2
Определите теплоту образования 2NO2 (в кДж/моль).
Для расчета теплоты реакции
N2+2O2=2NO2, воспользуемся законом Гесса. Складываем теплоты реакций:
N₂ + O₂ = 2NO, теплота Q₁ = -180 кДж/моль 2NO + O₂ = 2NO₂, теплота Q₂ = +114 кДж/моль Теперь сложим реакции:
N₂ + O₂ = 2NO
2NO + O₂ = 2NO₂
В результате: N₂ + 2O₂ = 2NO₂.
Теперь складываем тепловые эффекты реакций:
-180 кДж/моль + 114 кДж/моль = -66 кДж/моль.
Теплота реакции N₂ + 2O₂ = 2NO₂ равна -66 кДж/моль.
Чтобы найти теплоту образования одного моля NO₂, делим на 2:
-66 кДж/моль ÷ 2 = -33 кДж/моль.
Теплота образования одного моля NO₂ равна -33 кДж/моль.
Теплота образования жидкой воды из водорода и кислорода равна 286 кДж/моль. а теплота образования газообразной воды из этих же веществ равна 242 кДж/моль. Рассчитайте теплоту испарения воды.
Теплоту испарения воды можно найти, вычитая теплоту образования газообразной воды из теплоты образования жидкой воды:
ΔH испарения = ΔH жидкой воды - ΔH газообразной воды
ΔH испарения = 286 кДж/моль - 242 кДж/моль = 44 кДж/моль
Теплота испарения воды составляет 44 кДж/моль.
Выразите теплоту реакций через энергии связей:
а) H2(тв)+Cl2(г)=2HCl(г)
б) 2H2(г)+O2(г)=2H2O(г)
Чтобы выразить теплоту реакций через энергии связей, рассмотрим, как разрываются связи в реагентах и образуются новые в продуктах реакции.
H2(г) + Cl2(г) = 2HCl(г) В реагентах:
Разрывается связь H-H, энергия разрыва обозначим E(H-H). Разрывается связь Cl-Cl, энергия разрыва обозначим E(Cl-Cl). В продуктах:
Образуются две связи H-Cl, энергия каждой обозначим E(H-Cl), тогда общая энергия будет 2 * E(H-Cl). Теплота реакции (ΔH): ΔH = (E(H-H) + E(Cl-Cl)) - 2 * E(H-Cl).
2H2(г) + O2(г) = 2H2O(г) В реагентах:
Разрываются две связи H-H, общая энергия 2 * E(H-H). Разрывается связь O=O, энергия разрыва E(O=O). В продуктах:
Образуются четыре связи O-H (по две на каждую молекулу воды), общая энергия 4 * E(O-H). Теплота реакции (ΔH): ΔH = (2 * E(H-H) + E(O=O)) - 4 * E(O-H).
Таким образом, теплота реакции — это разница между энергией разрыва связей в исходных веществах и энергией образования связей в продуктах.
Теплота образования аммиака из простых веществ составляет 46 кДж/моль. Рассчитайте энергию связи N-H в молекуле NH3, если энергии связей в молекулах H2 и N2 составляют соответственно 436 и 945 кДж/моль.
Для расчета энергии связи N-H в молекуле аммиака можно воспользоваться законом Гесса. Сумма энергий связей в исходных веществах должна быть равна сумме энергий продуктов реакции, включая энергию связей N-H и теплоту образования аммиака.
Реакция образования аммиака: 1/2 N₂ + 3/2 H₂ → NH₃
Энергия разрыва связей исходных веществ:
1/2 * 945 (для азота) + 3/2 * 436 (для водорода)
Это будет:
472,5 + 654 = 1126,5 кДж/моль
Теплота образования аммиака составляет -46 кДж/моль, что значит, что эта энергия выделяется в процессе.
Энергия связи N-H:
3 * E(N-H) = 1126,5 - 46 = 1080,5 кДж/моль
Тогда одна связь N-H:
E(N-H) = 1080,5 / 3 ≈ 360,2 кДж/моль
Таким образом, энергия связи N-H в молекуле аммиака составляет примерно 360,2 кДж/моль.