Стандартні теплоти (ентальпії) утворення деяких речовин

Речовина	Стан	Δ H0298, кДж/моль	Речовина	Стан	Δ H0298, кДж/моль
C2H2	г	+226, 75	CH3OH	г	–201, 17
CS2	г	+115, 28	C2H5OH	г	–235, 31
NO	г	+90, 37	H2O	г	–241, 83
C6H6	г	+82, 93	H2O	р	–285, 84
C2H4	г	+52, 28	NH4Cl	к	–315, 39
H2S	г	–20, 15	CO2	г	–393, 51
NH3	г	–46, 19	Fe2O3	к	–822, 10
CH4	г	–74, 85	TiO2	к	–944, 75
C2H6	г	–84, 67	Ca(OH)2	к	–986, 50
HCl	г	–92, 31	Al2O3	к	–1669, 80
CO	г	–110, 52

Рішення. Теплотою утворення (ентальпією) даної сполуки називають тепловий ефект реакції утворення 1 моль цієї сполуки з простих речовин, узятих у їх стійкому стані за даних умов. Звичайно теплоти утворення відносять до стандартного стану, тобто 25 °С (298 K) і 1, 013 × 10⁵ Па, і позначають через Δ H⁰₂₉₈. Оскільки тепловий ефект із температурою змінюється незначно, то тут і надалі індекси опускаються і тепловий ефект позначається через Δ H. Отже, потрібно обчислити тепловий ефект реакції, термохімічне рівняння якої має вигляд:

2С(графіт) + 3Н₂(г) = С₂Н₆(г); Δ H =?

виходячи з наступних даних:

а) С₂Н₆(г) +3¹/₂О₂(г) = 2С₂(г) +3Н₂О(р); Δ H = –1559, 87кДж;

б) С(графіт) + О₂(г) = СO₂(г); Δ H = –393, 51кДж;

в) Н₂(г) + ¹/₂ О₂ = Н₂О(р); Δ H = –285, 84кДж.

На основі закону Гесса з термохімічними рівняннями можна оперувати так само, як і з алгебраїчними. Для одержання шуканого результату треба рівняння (б) помножити на 2, рівняння (в) – на 3, а потім суму цих рівнянь відняти з рівняння (а):

С₂Н₆ + 3¹/₂О₂ – 2С – 2O₂ – 3 Н₂ – 3¹/₂ О₂ = 2С₂ + 3Н₂О – 2С₂ – 3Н₂О

С₂Н₆ = 2С + 3H₂;

Δ H = –1559, 87 – 2(–393, 51) – 3 (–285, 84) = +84, 67кДж;

Оскільки теплота утворення дорівнює теплоті розкладання зі зворотним знаком, то Δ H(С₂Н₆) = – 84, 67кДж. До того ж результату прийдемо, якщо для рішення задачі застосувати висновок із закону Гесса:

Δ Η _х.р. = 2Δ H(СО₂) + 3Δ H(Н₂О) –Δ H(С₂Н₆) – 3¹/₂ Δ H(О₂)

З огляду на, що теплоти утворення простих речовин умовно прийняті рівними нулеві:

Δ H(С₂Н₆) = 2Δ H(СО₂) + 3Δ H(Н₂О) – Δ Η _х.р.

Δ H(С₂Н₆) = 2(–393, 51) + 3(–285, 84) + 1559, 87 = –84, 67кДж

Δ H(С₂Н₆) = –84, 67кДж

Приклад З. Реакція горіння етилового спирту виражається термохімічним рівнянням: С₂Н₅ОН(р) + 3О₂ (г) = 2СО₂(г) +3Н₂О(р); Δ H =?

Обчислить тепловий ефект реакції, якщо відомо, що мольна (молярна) теплота пароутворення С₂Н₅ОН(р) дорівнює +42, 36кДж і відомі теплоти утворення: С₂Н₅ОН(г); СО₂(г); ЗН₂О(р) (див. табл.).

Рішення. Для визначення Δ H реакції необхідно знати теплоту утворення С₂Н₅ОН(р). Останню знаходимо з даних:

С₂Н₅ОН(р) = С₂Н₅ОН(г); Δ H = +42, 36кДж.

42, 36 = –235, 31 – Δ H(С₂Н₅ОН(р));

Δ H(С₂Н₅ОН(р)) = –235, 31 – 42, 36 = –277, 67кДж.

Обчислюємо Δ H реакції, застосовуючи наслідок з закону Гесса:

Δ Hх.р. = 2(–393, 51) + 3(–285, 84) + 277, 67 = –1366, 87кДж.

Контрольні питання

81. Обчислить, яка кількість теплоти виділяється при відновленні Fe₂O₃ металевим алюмінієм, якщо було отримано 335, 1 г заліза. Відповідь: 2543, 1кДж.

82. Газоподібний етиловий спирт С₂Н₅ОН можна одержати при взаємодії етилену С₂Н₄ (г) і водяної пари. Напишіть термохімічне рівняння цієї реакції, обчисливши її тепловий ефект. Відповідь: – 45, 76кДж.

83. Обчислить тепловий ефект реакції відновлення оксиду заліза (II) воднем, виходячи з наступних термохімічних рівнянь:

Fe(к) + CO(г) = Fe(к) + CO₂(г); Δ H = –13, 18кДж.

CO(г) + ¹/₂О₂(г) = CO₂(г); Δ H = –283, 0кДж.

Н₂(г) + ¹/₂О₂(г) = Н₂O(г); Δ H = –241, 83кДж.

Відповідь: +27, 99кДж.

84. При взаємодії газоподібних сірководню і двооксиду вуглецю утворюються пари води і сірковуглецю CS₂(г). Напишіть термохімічне рівняння цієї реакції, обчисливши її тепловий ефект. Відповідь: + 65, 43кДж.

85. Напишіть термохімічне рівняння реакції між CO(г) і воднем, в результаті якої утворяться СН₄(г) і Н₂О(г). Скільки теплоти виділиться при цій реакції, якщо було отримано 67, 2дм³ метану в перерахуванні на нормальні умови? Відповідь: +618, 48кДж.

86. Тепловий ефект якої реакції дорівнює теплоті утворення NO? Обчислить теплоту утворення NO, виходячи з наступних термохімічних рівнянь:

4NH₃(г) + 5О₂(г) = 4NO(г) + 6Н₂О(р); Δ Н = –1168, 80кДж.

4NH₃(г) + 3О₂(г) = 2N₂(г) + 6Н₂О(р); Δ Н = –1530, 28кДж.

Відповідь: 90, 37кДж.

87. Кристалічний хлорид амонію утворюється при взаємодії газоподібних аміаку і хлориду водню. Напишіть термохімічне рівняння цієї реакції, обчисливши її тепловий ефект. Скільки теплоти виділиться, якщо в реакції було витрачено 10дм³ аміаку в перерахуванні на н.у.? Відповідь: 78, 97кДж.

88. Тепловий ефект якої реакції дорівнює теплоті утворення метану? Обчислить теплоту утворення метану, виходячи з наступних термохімічних рівнянь:

H₂(г) + ¹/₂О₂(г) = Н₂О(р); Δ Н = – 285, 84кДж.

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

СH₄(г) + 2О₂(г) = 2Н₂О(р) + СО₂(г); Δ Н = – 890, 31кДж.

Відповідь: –74, 88кДж.

89. Тепловий ефект якої реакції дорівнює теплоті утворення гідроксиду кальцію? Обчислить теплоту утворення гідроксиду кальцію, виходячи з наступних термохімічних рівнянь:

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

Н₂(г) + ¹/₂О₂(г) = Н₂О(р); Δ Н = – 285, 84кДж.

СаО(к) + Н₂О(р) = Са(ОН)₂(к); Δ Н = – 65, 06кДж.

Відповідь: –986, 50кДж.

90. Тепловий ефект реакції згоряння рідкого бензолу з утворенням пари води і двооксиду вуглецю дорівнює –3135, 58кДж. Складіть термохімічне рівняння цієї реакції й обчислить теплоту утворення С₆Н₆(р). Відповідь: +49, 03кДж.

91. Обчислить, скільки теплоти виділиться при згорянні 16, 5дм³ (н.у.) ацетилену С₂Н₂, якщо продуктами згоряння є двооксид вуглецю і пари води? Відповідь: 925, 34кДж.

92. При згорянні газоподібного аміаку утворюються пари води й оксид азоту. Скільки теплоти виділиться при цій реакції, якщо було отримано 44, 8дм³ NO у перерахуванні на н.у.? Відповідь: 452, 37кДж.

93. Реакція горіння метилового спирту виражається термохімічним рівнянням:

СН₃ ОН(р) + ³/₂О₂(г) = СО₂(г) + 2Н₂О(р); Δ Н =?

Обчислить тепловий ефект цієї реакції, якщо відомо, що мольна теплота пароутворення СН₃ОН(р) дорівнює +37, 4кДж. Відповідь: –726, 62кДж.

94. При згорянні 11, 5 г рідкого етилового спирту виділилося 308, 71кДж теплоти. Напишіть термохімічне рівняння реакції, у результаті якої утворяться пари води і двооксид вуглецю. Обчислить теплоту утворення С₂Н₅ОН(р). Відповідь: –277, 67кДж/моль.

95. Реакція горіння бензолу виражається термохімічним рівнянням:

С₆Н₆(р) + 7¹/₂О₂(г) = 6СО₂(г) + 3Н₂О(г); Δ Н =?

Обчислить тепловий ефект цієї реакції, якщо відомо, що мольна теплота пароутворення бензолу дорівнює +33, 9кДж. Відповідь: –3135, 58кДж.

96. Обчислить тепловий ефект і напишіть термохімічне рівняння реакції горіння 1 моль етану С₂Н₆(г), у результаті якої утворюються пари води і двооксид вуглецю. Скільки теплоти виділяється при згорянні 1м³ етану в перерахуванні на н.у.? Відповідь: 63742, 86кДж.

97. Реакція горіння аміаку виражається термохімічним рівнянням:

4NН₃(г) + 3О₂(г) = 2N₂(г) + 6Н₂О(р); Δ Н = –1530, 28кДж.

Обчислить теплоту утворення NH₃(г). Відповідь: – 46, 19кДж/моль.

98. При взаємодії 6, 3г заліза із сіркою виділилося 11, 31кДж теплоти. Обчислить теплоту утворення сульфіду заліза Fe. Відповідь: – 102, 81кДж/моль.

99. При згорянні 1дм³ ацетилену (н.у.) виділяється 56, 053кДж теплоти. Напишіть термохімічне рівняння реакції, у результаті якої утворюються пари води і двооксид вуглецю. Обчислить теплоту утворення С₂Н₂(г). Відповідь 226, 75кДж/моль.

100. При одержанні еквівалентної маси гідроксиду кальцію із СаО (к) і Н₂О (р) виділяється 32, 53кДж теплоти. Напишіть термохімічне рівняння цієї реакції й обчислить теплоту утворення оксиду кальцію. Відповідь: –635, 6кДж.