Задача 1.18
При сжигании йодоводорода образовалось 25,4 г йода, пары воды и выделилось 29,46 кДж тепла. Определить теплоту образования и теплоту сгорания йодоводорода.
Решение
1. Определим тепловой эффект на основании термохимического уравнения реакции горения йодоводорода, если молярная масса I2 = 254 г/моль:
25,4 г
2НI(г) + 1/2O2 = I2(к) + H2O(г) + 29,46 кДж
254 г х кДж,
откуда: х = = 294,6 кДж.
Следовательно, при сгорании 2 моль НI выделяется 294,6 кДж теплоты, а теплота сгорания 1 моля йодоводорода будет в 2 раза меньше, то есть 147,3 кДж/моль.
Термохимическое уравнение данной реакции имеет вид:
НI(г) + 0,25O2 = 0,5I2(к) + 0,5H2O(г); ∆Н0,х.р. = - 147,3 кДж/моль.
Так как ∆Н0298,х.р. < 0, то прямая реакция (сгорания НI) – экзотермическая (протекает с выделением теплоты), а обратная (←) – эндотермическая (протекает с поглощением теплоты).
2. На основании следствия из закона Гесса тепловой эффект реакции равен разности между суммой теплот образования (∆Н0о6р) ее конечных и начальных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов уравнения реакции:
∆Н0298,х.р. =∑ni∆Н0298,обр(конечных) - ∑nj∆Н0298,обр(начальных), (1)
где ∑ - знак суммирования; ni и nj - соответственно число молей каждого из конечных и начальных веществ; ∆Н0298,обр. - соответственно их стандартные теплоты образования, кДж/моль.
Так как стандартные теплоты образования простых веществ равны 0 (∆Н0обр,О2 = ∆Н0обр,I2 = 0), то для данной термохимической реакции выражение (1) имеет вид:
∆Н0298,х.р. = 0,5∆Н0298, обр,H2O(г) - ∆Н0298, обр, HI(г), (2)
откуда:
∆Н0298, обр, HI(г) = (0,5∆Н0298, обр,H2O(г) - ∆Н0298,х.р.), (3)
Подставляем в выражение (3) все значения и получаем:
∆Н0298, обр, HI(г) = 0,5(- 241,8) – (- 147,3) = 26,4 кДж/моль.
Ответ: ∆Нсгор.HI(г) = - 147,3 кДж/моль;
∆Н0298, обр, HI(г) = 26,4 кДж/моль.
Задача 1.28
Вычислить теплоту образования фосгена из следующих данных:
(1) СО(г)+ Cl2(г) → СOCl2(г) + 109,5 кДж,
(2) С(графит) + О2(г) ↔ СО2(г) + 394 кДж,
(3) СО(г) + 0,5О2(г) → СО2(г) + 283,5 кДж.
Решение
I способ
1-й способ основан основан на определении теплоты образования вещества. Согласно определению, теплота образования фосгена есть тепловой эффект реакции:
(4) С(графит) + 1/2O2(г)+ Cl2(г) = СOCl2(г) + ∆ H04 .
Величина ∆H04 есть теплота образования СOCl2(г).
Термохимические уравнения – обычные алгебраические уравнения ,в которых под химическими формулами реагентов подразумевается их теплоты образования.
Чтобы получить уравнение (4), надо сложить уравнения (1) и (2), и из их суммы вычесть уравнение (3):
СО(г) + Cl2(г) + С(графит)+ О2(г) - СО(г) + 0,5О2(г) = СOCl2(г) + СО2(г) - СО2(г).
Cl2(г) + С(графит) + Cl2(г) = СOCl2(г)
Следовательно, ∆ H04 равен:
∆ H04 = [(-109,5) +(- 394)] – (-283,5) = - 220 кДж
(Знак ∆ H04 “-” указывает на то, что тепло выделяется).
II способ
2-й способ основан на применении закона Гесса. Для определения теплоты образования СOCl2 по термохимическому уравнению (1) необходимо знать теплоту образования СO(г), которая равна -110,5 кДж/моль.
Тогда, применяя следствие из закона Гесса к реакции (1), можно вычислить теплоту образования СOCl2(г):
∆Н0298,х.р. = ∆Н0298,обр.СOCl2(г) - ∆Н0298,обр.СO(г),
откуда:
∆Н0298,обр.СOCl2 (г) = ∆Н0298,х.р. + ∆Н0298,обр.СO(г) = - 109,5 + (-110,5) = - 220 кДж/моль.
Ответ: ∆Н0298,обр.СOCl2 (г) = - 220 кДж/моль.