Question

При сгорании 53.76 л (н. у.) ацетилена выделилось 3118.8 кДж теплоты, какова теплота образования ацетилена, если теплоты образования СО2 и Н2О составляют 393.5 и 285.8 кДж/моль соответственно. 

Answer 1

Вообще говоря, не очень сложная задачка.
1) Найдем энтальпию сгорания ацетилена, можно в справочнике подсмотреть, можно вычислить.
$Delta$сH°(C₂H₂) = - Q/n
Минус - потому что тепло выделяется, энтальпия будет меньше нуля.
Q нам известно, рассчитаем n.
n = V/Vm = 53,6л/22,4л/моль = 2,4моль
Найдем энтальпию.
$Delta$сH°(C₂H₂) = - 3118,8/2,4 = - 1299,5 кДж/моль(спр. - 1301,1 кДж, ну почти)))
Теперь, предположим, что ацетилен образуется из простых веществ.
2C + H₂ = C₂H₂ поставим тут циферку (1)
Как нам использовать данные нам теплоты? А просто, составим уравнения образования этих веществ из простых
С + O₂ = CO₂ $Delta$fH°(CO₂) = -Q = - 393,5 кДж/моль *2
H₂ + 1/2O₂ = H₂O $Delta$fH°(H₂O) = -Q = - 285.8 кДж/моль
Ну и нашу реакцию горения впишем тоже.
C₂H₂ + 5/2O₂ = 2CO₂ + H₂O $Delta$сH° = -1299.5 кДж/моль *(-1)
Наша задача привести эти уравнения к виду (1). А что там Гесс? А он говорит, что с химическими уравнениями можно совершать алгебраические действия! Так вот, путем линейных комбинаций приведем три наших уравнения к виду (1)
Как это сделать? Очень просто. Глянем в левую часть уравнения (1) там 2 углерода и один водород. Где эти данные есть? Верно! В уравнениях образования CO₂ и H₂O Что от нас требуется, взять два атома углерода, а в уравнении образования СО₂ всего один углерода, а Гесс не запрещает использовать математику, так что же нам мешает домножить это уравнение на 2? Ничего, домножим его на два(Соответственно энтальпия тоже умножится на два) и получим:
2C + 2O₂ = 2CO₂
Потом, нам требуется один водород, одна молекула и эта молекула есть! в уравнении образования воды! И он там один!!! Все условия для нас. Ничего домножать не надо, оставляем все без изменений
Теперь, нам в правой части нужен ацетилен, а в уравнениях он есть только в левой части, а что там Гесс? А он не запрещает умножать и делить, значит, просто домножим уравнение сгорания ацетилена на (-1) и получим:
2CO₂ + H₂O = C₂H₂ + 5/2O₂, соответственно энтальпия умножится на минус один тоже.
Теперь, возьмем полученные уравнения в систему и получим:
2C + 2O₂ = 2CO₂, /fH° = - 787кДж/моль
H₂ + 1/2O₂ = H₂O, /fH° = -285.8кДж/моль
2CO₂ + H₂O = C₂H₂ + 5/2O₂, /cH° = 1299.5 кДж/моль
Сложим полученные уравнения и получим:
2C + 2O₂ + H₂ + 1/2O₂ + 2CO₂ + H₂O = 2CO₂ + H₂O + C₃H₃ + 5/2O₂
Теперь помянем добрым словом математику и уничтожим то, что уничтожится)
2C + 2O₂ + H₂ + 1/2O₂ + 2CO₂ + H₂O = 2CO₂ + H₂O + C₃H₃ + 5/2O₂ я выделил, то, что уничтожится и получится.
2C + H₂ = C₂H₂
Энтальпию этой реакции найдем как сумму энтальпий реакций полученных линейной комбинацией.
/fH°(C₂H₂) = $sumDelta _fHа(CO_2),Delta _fHа(H_2O),Delta _cHа(C_2H_2) = \ -787 - 285.8 + 1299.5 = +226.7$кДж/моль в справочнике +227,4 кДж/моль, есть погрешность)))
Qобр = -/fH°(C₂H₂) = -226.7 кДж, т.е. при образовании 1 моль ацетилена поглотится 226,7 кДж теплоты
Ответ: ...