Стандартні теплоти (ентальпії) утворення деяких речовин

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 ΔH⁰₂₉₈. Оскільки тепловий ефект із температурою змінюється незначно, то тут і надалі індекси опускаються і тепловий ефект позначається через ΔH . Отже, потрібно обчислити тепловий ефект реакції, термохімічне рівняння якої має вигляд:

2С(графіт) + 3Н₂(г) = С₂Н₆(г); ΔH = ?

виходячи з наступних даних:

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

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

в) Н₂(г) + ¹/₂ О₂ = Н₂О(р); ΔH = –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;

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

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

ΔΗ_х.р. = 2ΔH(СО₂) + 3ΔH(Н₂О) –ΔH(С₂Н₆) – 3¹/₂ ΔH(О₂)

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

ΔH(С₂Н₆) = 2ΔH(СО₂) + 3ΔH(Н₂О) – ΔΗ_х.р.

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

ΔH(С₂Н₆) = –84,67кДж

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

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 ΔH реакції необхідно знати теплоту утворення С₂Н₅ОН(р). Останню знаходимо з даних:

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

42,36 = –235,31 – ΔH(С₂Н₅ОН(р));

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

Обчислюємо ΔH реакції, застосовуючи наслідок з закону Гесса:

ΔHх.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); ΔH = –13,18кДж.

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

Н₂(г) + ¹/₂О₂(г) = Н₂O(г); ΔH = –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); ΔН = –1168,80кДж.

4NH₃(г) + 3О₂(г) = 2N₂(г) + 6Н₂О(р); ΔН = –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); ΔН = – 285,84кДж.

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

СH₄(г) + 2О₂(г) = 2Н₂О(р) + СО₂(г); ΔН = – 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); ΔН = – 635,60кДж.

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

СаО(к) + Н₂О(р) = Са(ОН)₂(к); ΔН = – 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); ΔН = ?

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); ΔН = ?

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); ΔН = –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.