Вычисление теплового эффекта химической реакции при обычных условиях

Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм энтальпий образования конечных и исходных веществ.

Для различных веществ в стандартных состояниях (Р = 1,01310⁵ Па) энтальпии образования обозначаются , кДж/моль или кКал/моль и приведены в справочниках физико-химических величин.

Пример 1. Вычислить тепловой эффект реакции 4NH_3(g) + 5O_2(g) = 6H₂O_(g) + 4NO_(g) при 298 K.

Решение. 1. Составить таблицу справочных данных, необходимых для расчета:

Компонент	NH3(g)	O2(g)	H2O(g)	NO(g)
, кДж/моль	−45,94	0	−241,81	91,26

2. Составить уравнение для расчета теплового эффекта реакции и произвести необходимые вычисления:

Пример 2. Вычислить тепловой эффект реакции обжига сфалерита (сульфида цинка) для обычных условий.

Решение. 1. Уравнение реакции обжига сфалерита: 2ZnS_(s) + 3О_2(g) = ZnO_(s) + SO_2(g)

2. Составить таблицу справочных данных, необходимых для расчета (см. таблицу 44 «Термодинамические свойства простых веществ…» краткого справочника физико-химических величин):

Компонент	ZnS(s)	О2(g)	ZnO(s)	SO2(g)
, кДж/моль	−205,18	0	−348,11	‒296,90

3. Составить уравнение для расчета теплового эффекта реакции и произвести необходимые вычисления:

Пример 3. Вычислить тепловой эффект реакции горения ацетилена приведенный к обычным условиям и определить количество теплоты, выделяющейся при горении 10 л ацетилена (н.у.)

Решение. 1. Уравнение реакции горения ацетилена: 2С₂Н_2(г) + 5О_2(г) = 4СО_2(г) + 2Н₂О_(г)

2. Составить таблицу справочных данных, необходимых для расчета (см. таблицу 44 «Термодинамические свойства простых веществ…» краткого справочника физико-химических величин):

Компонент	C2H2(г)	О2(g)	СO2(г)	Н2O(г)
, кДж/моль	226,75	0	−393,51	‒241,81

3. Составить уравнение для расчета теплового эффекта реакции и произвести необходимые вычисления:

4. Найти количество вещества ацетилена по уравнению Авогадро:

5. Вычислить количество теплоты:

Вычисление теплового эффекта реакций в водных растворах по стандартным энтальпиям образования гидратированных ионов

Пример 1. Вычислить тепловой эффект реакции K₂SO_4(aq) + 2AgNO_3(aq) = 2KNO_3(aq) + Ag₂SO_4(s) протекающей в водном растворе, при 298 K.

Решение. 1. Перейти от молекулярного уравнения реакции к сокращенному ионному уравнению. При составлении ионного уравнения реакции следует учитывать, что малорастворимые соединения, слабые электролиты (кислоты, основания), оксиды, газообразные вещества на ионы не диссоциируют.

А. Составить полное ионное уравнение для этой реакции, учитывая, что сульфат серебра относится к малорастворимым соединениям (осадок):

.

Б. Сократив одинаковые компоненты по обе стороны уравнения, получить сокращенное ионное уравнение:

.

2. Составить таблицу справочных данных, необходимых для расчета:

Компонент	Ag2SO4(s)
, кДж/моль	−715,88	105,75	−909,26

3. Составить уравнение для расчета теплового эффекта реакции и произвести необходимые вычисления:

Пример 2. Вычислить тепловой эффект реакции растворения меди в серной кислоте при температуре 298 K.

Решение. 1. Составить уравнение реакции растворения меди в серной кислоте:

2. Составить сокращенное ионное уравнение:

3. Составить таблицу справочных данных, необходимых для расчета:

Компонент
, кДж/моль	0	0	−909,26	66,94	‒296,90	‒285,83

4. Составить уравнение для расчета теплового эффекта реакции и произвести необходимые вычисления: