Олимпиадная задача по химии: При растворении безводного бромида магния в воде выделяется в 9 раз больше теплоты, чем при растворении такой же массы гексагидрата бромида магния. Рассчитайте количество теплоты, которое выделится при образовании 2,5 г MgBr2 * 6H2О из безводной соли, если теплота гидратации ионов Mg2+ и Вr– составляют соответственно +2635,8 и - 87,21 кДж/моль, а энергия кристаллической решетки MgBr2 составляет 2424 кДж/моль. (Энергия кристаллической решетки или энергия структуры – это энергия, необходимая для разъединения твердого тела на отдельные атомы, ионы или молекулы, отнесенная к 1 моль кристаллического вещества, Q( крист. реш. MgBr2) = - 2424 кДж/ моль ). (Qr = 263,6 Дж)
Ответы
Объяснение:
1. Запишем все термохимические уравнения (aq – вода):
MgBr₂(кр.) → Mg²⁺(г.) + 2Br⁻(г.) Uрешетки
Mg²⁺(г.) + aq → Mg²⁺(р-р.) ΔH⁰гидратации(Mg²⁺) ΔH⁰₁
Br⁻ (г.) + aq → Br⁻(р-р.) ΔH⁰гидратации(Br⁻) ΔH⁰₂
MgBr₂(кр.) + aq → Mg²⁺(р-р.) + 2Br⁻(р-р.) ΔH⁰растворения(MgBr₂) ΔH⁰₃
MgBr₂·6H₂O(кр.) + aq → Mg²⁺(р-р.) + 2Br⁻(р-р.) ΔH⁰растворения(MgBr₂ ·6H₂O) ΔH⁰₄
MgBr₂ (кр.) + 6H₂O → MgBr₂·6H₂O (кр.) ΔH⁰гидратации(MgBr₂) ΔH⁰₅
2. Согласно следствию из закона Гесса энтальпия растворения безводного бромида:
ΔH⁰₃ = Uреш. + ΔH⁰₁ + 2ΔH⁰₂ = 2424 + 2635,8 + 2×(-87,21) = 2424 + 2635,8 - 174,42 = 4885,38 кДж/моль
3. Приняв во внимание, что в условии отношение энтальпий растворения безводной соли и ее кристаллогидрата дано для равных масс, а не количеств вещества, получим:
ΔH⁰₄ = ΔH⁰₃×М(MgBr₂·6H₂O)/М(MgBr₂)/9 = 4885,38×292/184/9 = 861,43 кДж/моль
4. ΔH⁰₆ = ΔH⁰₃ – ΔH⁰₅ = 4885,38 - 861,43 = 4023,95 кДж/моль
Q = -ΔH⁰ = -ν(MgBr₂·6H₂O)×ΔH⁰₆ = 2,5/292×4023,95 ≈ 0,213КДж = 213 Дж