Примеры решения задач Пример 1.
Какое количество теплоты выделится при гашении водой 25 кг извести?
Дано: |
Решение |
|
M (СаО) = 25 кг |
Запишем уравнение реакции гашения извести водой: |
|
H/ = ? |
|
СаО (к) + H2O (ж) = Са(ОH)2 (к) |
Используя следствие из закона Гесса, находим тепловой эффект химической реакции
Н0 = Н0298 (Са(ОH)2) – Н0298 (СаО) – Н0298 (H2O)
По справочнику находим теплоты образования (кДж/моль):
Н0298 (Са(ОH)2) = –985,0; Н0298 (СаО) = –635,0; Н0298 (H2O) = –286,0. Н0 = –985,0 – (–635,0) – (–286,0) = – 64,0 кДж/моль.
Далее определяем количество вещества СаО ν (СаО) = m/М = 25·103 / 56 = 0,45·103 (моль)
H/ = Н0·ν = 0,45·103 · (–64,0) = – 28571,4 (кДж).
Ответ: H/ = – 28571,4 кДж.
Пример 2.
При взаимодействии 2,1 г железа с серой выделилось 3,77 кДж теплоты. Рассчитайте теплоту образования сульфида железа (II).
Дано: |
Решение |
|
m (Fe) = 2,1 г |
Запишем уравнение реакции: |
|
H1 = – 3,77 кДж |
Fe + S = FeS |
|
Н0298 (FeS) = ? |
|
Из уравнения реакции следует, что один моль сульфи- |
|
|
да железа образуется из одного моля железа. Следова- |
|
|
тельно, можно определить количество вещества FeS, |
|
|
зная, что М (Fe) = 56 г/моль: |
ν (FeS) = ν (Fe) = m/М = 2,1 / 56 = 0,0375 (моль)
Тогда Н0298 (FeS) = H1 / ν = (–3,77) / 0,0375 = – 100,5 (кДж/моль)
Ответ : Н0298 (FeS) = – 100,5 кДж/моль
Пример 3.
Вычислите Н0298 образования MgCO3 (к) при 298 К, пользуясь следую-
щими данными: |
|
|
1) С (графит) + O2 (г) = СO2 (г), |
Н0298 |
= – 393,5 кДж; |
2) Mg (к) + ½ O2 (г) = MgО (к), |
Н0298 |
= – 601,0 кДж; |
3) MgО (к) + СO2 (г) = MgСO3 (к), |
Н0298 |
= – 117,7 кДж. |
Решение |
|
|
Теплоту образования сложного вещества из простых вычислить невозможно, так как Н0298 простого вещества = 0.
47
Тогда теплоты образования веществ рассчитывают с помощью промежуточных реакций, для которых указаны количества выделившейся или поглощенной теплоты.
В нашем случае Н0298 MgСO3 |
находят, суммируя уравнения (1), (2) и |
(3), а также соответственно значения |
Н0298 каждой реакции. |
1)С (графит) + O2 (г) = СO2 (г);
2)Mg (к) + ½ O2 (г) = MgО (к);
3)MgО (к) + СO2 (г) = MgСO3 (к).
------------------------------------------------
4)С + Mg + MgО + СO2 + 1,5O2 = СO2 + MgО + MgСO3
Далее сократим одноименные члены в левой и правой части уравнения (4). Тогда получим:
С (графит) + Mg (к) + 1,5O2 (г) = MgСO3 (к).
Н0298 (MgCO3) = (–393,5) + (601,0) + (–117,7) = – 1112,2 кДж/моль.
Ответ: Н0298 (MgCO3) = – 1112,2 кДж/моль
Пример 4.
Вычислите теплоту образования Н0298 пропана C3Н8, если известно, что при сгорании 11 г его выделяется 554 кДж теплоты.
Дано: |
Решение |
|
m (C3Н8) = 11 г |
Запишем уравнение реакции сгорания пропана: |
|
H1 = – 554 кДж |
C3Н8 (г) + 5O2 (г) = 3СO2 (г) + 4H2O (ж) |
|
Н0298 (C3Н8) = ? |
|
Определяем количество сгоревшего пропана |
ν (C3Н8) = m/М = 11 / 44 = 0,25 (моль) Далее находим тепловой эффект реакции
Н = H1 / ν = (–554) / 0,25 = – 2216 (кДж/моль)
По закону Гесса находим теплоту образования пропана, используя уравнение реакции:
Н = 3 Н0298 (СO2) + 4 |
Н0298 (H2O) – Н0298 (C3Н8) – 5 Н0298 (O2) (1) |
По справочнику находим (кДж/моль): |
|
Н0298 (СO2) = – 393,5; |
Н0298 (H2Oж) = – 286,0; Н0298 (O2) = 0. |
Подставляем эти значения в выражение (1).
–2216 = 3· (– 393,5) + 4·(– 286,0) – Н0298 (C3Н8) – 5·0. Н0298 (C3Н8) = – 108,5 (кДж/моль).
Ответ: Н0298 (C3Н8) = = – 108,5 кДж/моль.
48