Часто в термохимических расчетах применяют следствие закона Г.И. Гесса: тепловой эффект реакции (ΔН_х.р.) равен сумме теплот образования ΔН_обр. продуктов реакции за вычетом суммы теплот образования исходных веществ с учетом коэффициентов перед формулами этих веществ в уравнении реакции:

ΔН_х.р. = Σ ΔН_прод^. - Σ ΔН_{исх в-в.}

Энтальпия образования вещества – это тепловой эффект образования 1 моля вещества из простых веществ при стандартных условиях.

Примеры решения задач

Пример 1. Реакция горения жидкого этилового спирта выражается термохимическим уравнением:

C₂H₅OH(ж) + O₂(г) = 2CO₂(г) + 3H₂O(ж); ΔH = ?

Вычислите тепловой эффект реакции, если известно, что мольная теплота парообразования C₂H₅OH(ж) равна +42,36 кДж, а теплоты образования C₂H₅OH(г), CO₂(г) и H₂O(ж) соответственно равны, кДж/моль: -235,31; -393,51 и -285,84. 

Решение. Для определения ΔH реакции необходимо знать теплоту образования C₂H₅OH(ж), находим ее из данных:

C₂H₅OH(ж) D C₂H₅OH(г);   ΔH = +42,36 кДж

Из фазового перехода определим теплоту образования жидкого C₂H₅OH (ж):

+42,36 = -235,31 – ΔH _C2H5OH(ж);

ΔH _C2H5OH(ж) = -235,31 – 42,36 = -277,67 кДж

Вычислим ΔH реакции, применяя следствие из закона Г.И. Гесса:

ΔH^o_х.р = 2 ΔH^o_CO2(г) + 3 ΔH ^o_H2O(ж) – ΔH^o _C2H5OH(ж)

ΔH^o_х.р. = 2(-393,51) + 3(-285,84) - ( - 277,67) = -1366,87 кДж.

Вывод: реакция горения жидкого этилового спирта протекает с выделением большого количества тепла -1366,87 кДж.

Контрольные задания

Для решения задач нужно использовать справочный материал.

51. Определите тепловой эффект реакции разложения 1 моля бертолетовой соли КСlО_3(к) , протекающей по уравнению:

2КСlО_3(к) = 2КСl_(к) + 3О_2(г).

Напишите термохимическое уравнение. Определите, сколько тепла выделится при разложении 100 г бертолетовой соли. Какая из солей KCl или KClO3 более термически стойкая?                          Ответы: - 44,7 кДж, - 36,5 кДж

52. Вычислите тепловой эффект реакции спиртового брожения глюкозы (под действием ферментов), если известны теплоты образования C₆H₁₂O₆ (к), C₂H₅OH (ж) соответственно, кДж /моль: - 1273,0; -277,6:         

       С₆Н₁₂О_6(к) = 2 С₂Н₅ОН_(ж) + 2СО_2(г)

Напишите термохимическое уравнение. Сколько выделится тепла при брожении 1кг глюкозы?

                     Ответы: -69,22 кДж; -384,55 кДж.

53. Реакция горения аммиака выражается уравнением:  

4 NН_{3 (г)} + 5О_2(г) = 4 NО _(г) + 6Н₂О_(г).

Вычислите тепловой эффект реакции в пересчете на 1 моль NН_{3 (г)}. Напишите термохимическое уравнение горения аммиака.                                               Ответ: -226,2 кДж

54. Рассчитайте энтальпию образования жидкого сероуглерода CS₂ по следующим данным:

S_{монокл.} + О_2(г) = SО_2(г); DН = -296,9 кДж;

СS_2(ж) + 3О_2(г) = СО_2(г) + 2SО_2(г); DН=-1076,4 кДж;

С_(граф.) + О_2(г) = СО_2(г); DН = -393,5 кДж.

                                 Ответ: +89,12 кДж · моль^-1.

55. Определите тепловой эффект химической реакции        Al₂O_{3 (к)} + SO_{3 (г)} = Al₂ (SO₄)_{3 (к)} ,

зная при стандартных условиях теплоты образования Al₂O_{3 (к)}, SO_{3 (г)} и Al₂(SO₄)_{3 (к)} соответственно, кДж·моль^-1: -1676,0; -395,8 и -3441,2. Сколько тепла выделится, если в реакции участвует 0,25 моль Al₂O_{3 (к)}?  

                           Ответы: -1370 кДж; -342,5 кДж

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

FeO (к) + CO (г) = Fe (к) + CО₂ (г);           DH=-18,20кДж;

СO (г) + 1/2O₂ (г) = СO₂ (г)                DН = -283,0 кДж;

H₂ (г) + ½ O₂ (г) = H₂O (г)    DН = -241,83 кДж.

                                           Ответ: + 23 кДж

57. Реакция горения аммиака выражается термохимическим уравнением:

4NH_3(г) + 3О_2(г) = 2N_2(г) + 6H₂О_(ж);     DН=-1530,0кДж.

Вычислите теплоту образования аммиака NH_3(г).Сколько тепла выделяется при сгорании 10 молей NH_3(г)?

          Ответы: -46,2 кДж · моль^-1  ; – 3825 кДж.

58. Вычислите теплоту образования карбида кальция СаС₂, исходя из теплового эффекта реакции:

СаО_(т) + 3С_(т) = СаС_2(т) + СО_(г) +462,2кДж

и стандартных энтальпий образования СаО и СО. Сколько нужно затратить тепла для получения 100 кг СаС_2(т)?                          

          Ответы: – 62,8 кДж · моль^-1; +7,22 · 10⁵кДж.

59. Используя энтальпии образования веществ, определите DН⁰ химической реакции:

2Mg_(к) + СО_2(г) = 2MgО_(к) + С_графит.

Сколько образуется графита, если в реакцию вступит 100 г Mg и сколько выделится тепла при этом?    

             Ответы: – 810,1 кДж; 25 г; - 1687,5 кДж.

60. Реакция окисления этилового спирта выражается уравнением:

С₂Н₅ОН_(ж) + 3,0 О_2(г) = 2СО_2(г) + 3Н₂О_(ж) .

Определить теплоту образования С₂Н₅ОН_(ж) , зная   DН х.р. = - 1366,87 кДж. Напишите термохимическое уравнение. Определите мольную теплоту парообразования

 С₂Н₅ОН_(ж) ® С₂Н₅ОН_(г), если известна теплота образования С₂Н₅ОН_(г), равная –235,31 кДж · моль^-1.                                                                                                                

                         Ответы: - 277,67 кДж · моль^-1 ; +42,36 кДж · моль^-1