Ako vypočítať tepelný účinok chemickej reakcie. Reakčné teplo a termochemické výpočty

Cvičenie 81.
Vypočítajte množstvo tepla, ktoré sa uvoľní pri znižovaní Fe 203 kovový hliník, ak sa získalo 335,1 g železa. Odpoveď: 2543,1 kJ.
Riešenie:
Reakčná rovnica:

= (Al 2 O 3) - (Fe 2 O 3) = -1669,8 -(-822,1) = -847,7 kJ

Výpočet množstva tepla, ktoré sa uvoľní pri príjme 335,1 g železa, sa robí z podielu:

(2 . 55,85) : -847,7 = 335,1 : X; x = (0847,7 . 335,1)/ (2 . 55,85) = 2543,1 kJ,

kde 55,85 atómová hmotnosťžľaza.

odpoveď: 2543,1 kJ.

Tepelný účinok reakcie

Úloha 82.
Plynný etylalkohol C2H5OH možno získať interakciou etylénu C2H4 (g) a vodnej pary. Napíšte termochemickú rovnicu pre túto reakciu, najprv vypočítajte jej tepelný účinok. Odpoveď: -45,76 kJ.
Riešenie:
Reakčná rovnica je:

C2H4 (g) + H20 (g) = C2H5OH (g); = ?

Hodnoty štandardných teplôt tvorby látok sú uvedené v špeciálnych tabuľkách. Vzhľadom na to, že teplo tvorby jednoduchých látok sa bežne považuje za nulové. Vypočítajme tepelný efekt reakcie pomocou Hessovho zákona, dostaneme:

= (C2H5OH) – [(C2H4) + (H20)] =
= -235,1 -[(52,28) + (-241,83)] = -45,76 kJ

Reakčné rovnice, v ktorých o symboloch chemické zlúčeniny sú uvedené ich stavy agregácie alebo kryštalickej modifikácie, ako aj číselná hodnota tepelných účinkov, nazývaná termochemické. V termochemických rovniciach, pokiaľ nie je výslovne uvedené inak, sú hodnoty tepelných účinkov pri konštantnom tlaku Q p rovnajúce sa zmene entalpie systému. Hodnota sa zvyčajne uvádza na pravej strane rovnice, oddelená čiarkou alebo bodkočiarkou. Pre stav agregácie látky sú akceptované tieto skrátené označenia: G- plynný, a- kvapalina, Komu

Ak sa v dôsledku reakcie uvoľní teplo, potom< О. Учитывая сказанное, составляем термохимическое уравнение данной в примере реакции:

C2H4 (g) + H20 (g) = C2H5OH (g); = - 45,76 kJ.

odpoveď:- 45,76 kJ.

Úloha 83.
Vypočítajte tepelný účinok redukčnej reakcie oxidu železa (II) s vodíkom na základe nasledujúcich termochemických rovníc:

a) EO (k) + CO (g) = Fe (k) + C02 (g); = -13,18 kJ;
b) CO (g) + 1/202 (g) = C02 (g); = -283,0 kJ;
c) H2 (g) + 1/202 (g) = H20 (g); = -241,83 kJ.
Odpoveď: +27,99 kJ.

Riešenie:
Reakčná rovnica pre redukciu oxidu železa (II) vodíkom má tvar:

EeO (k) + H2 (g) = Fe (k) + H20 (g); = ?

= (H2O) – [ (FeO)

Teplo tvorby vody je dané rovnicou

H2 (g) + 1/202 (g) = H20 (g); = -241,83 kJ,

a teplo tvorby oxidu železitého možno vypočítať odčítaním rovnice (a) od rovnice (b).

=(c) - (b) - (a) = -241,83 – [-283,o – (-13,18)] = +27,99 kJ.

odpoveď:+27,99 kJ.

Úloha 84.
Pri interakcii plynného sírovodíka a oxidu uhličitého vzniká vodná para a sírouhlík CS2 (g). Napíšte termochemickú rovnicu tejto reakcie a najprv vypočítajte jej tepelný účinok. Odpoveď: +65,43 kJ.
Riešenie:
G- plynný, a- kvapalina, Komu-- kryštalický. Tieto symboly sa vynechávajú, ak je zrejmý agregačný stav látok, napríklad O 2, H 2 atď.
Reakčná rovnica je:

2H2S (g) + C02 (g) = 2H20 (g) + CS2 (g); = ?

Hodnoty štandardných teplôt tvorby látok sú uvedené v špeciálnych tabuľkách. Vzhľadom na to, že teplo tvorby jednoduchých látok sa bežne považuje za nulové. Tepelný účinok reakcie možno vypočítať pomocou následku Hessovho zákona:

= (H20)+ (СS2) – [(H2S) + (02)];
= 2(-241,83) + 115,28 – = +65,43 kJ.

2H2S (g) + C02 (g) = 2H20 (g) + CS2 (g); = +65,43 kJ.

odpoveď:+65,43 kJ.

Rovnica termochemickej reakcie

Úloha 85.
Napíšte termochemickú rovnicu pre reakciu medzi CO (g) a vodíkom, v dôsledku ktorej vznikajú CH 4 (g) a H 2 O (g). Koľko tepla sa pri tejto reakcii uvoľní, ak sa získa 67,2 litra metánu v prepočte normálnych podmienkach? Odpoveď: 618,48 kJ.
Riešenie:
Reakčné rovnice, v ktorých je stav ich agregácie alebo kryštálovej modifikácie, ako aj číselná hodnota tepelných účinkov uvedený vedľa symbolov chemických zlúčenín, sa nazývajú termochemické. V termochemických rovniciach, pokiaľ nie je uvedené inak, sú uvedené hodnoty tepelných účinkov pri konštantnom tlaku Q p rovné zmene entalpie systému. Hodnota sa zvyčajne uvádza na pravej strane rovnice, oddelená čiarkou alebo bodkočiarkou. Pre stav agregácie látky sú akceptované tieto skrátené označenia: G- plynný, a- niečo, Komu- kryštalický. Tieto symboly sa vynechávajú, ak je zrejmý agregačný stav látok, napríklad O 2, H 2 atď.
Reakčná rovnica je:

CO (g) + 3H2 (g) = CH4 (g) + H20 (g); = ?

Hodnoty štandardných teplôt tvorby látok sú uvedené v špeciálnych tabuľkách. Vzhľadom na to, že teplo tvorby jednoduchých látok sa bežne považuje za nulové. Tepelný účinok reakcie možno vypočítať pomocou následku Hessovho zákona:

= (H20)+ (CH4)-(CO)];
= (-241,83) + (-74,84) ​​– (-110,52) = -206,16 kJ.

Termochemická rovnica bude:

22,4 : -206,16 = 67,2 : X; x = 67,2 (-206,16)/22-4 = -618,48 kJ; Q = 618,48 kJ.

odpoveď: 618,48 kJ.

Teplo tvorby

Úloha 86.
Tepelný účinok tejto reakcie sa rovná teplu tvorby. Vypočítajte teplo vzniku NO na základe nasledujúcich termochemických rovníc:
a) 4NH3 (g) + 502 (g) = 4NO (g) + 6H20 (1); = -1168,80 kJ;
b) 4NH3 (g) + 302 (g) = 2N2 (g) + 6H20 (1); = -1530,28 kJ
Odpoveď: 90,37 kJ.
Riešenie:
Štandardné teplo vzniku sa rovná reakčnému teplu vzniku 1 mólu tejto látky z jednoduchých látok za štandardných podmienok (T = 298 K; p = 1,0325,105 Pa). Vznik NO z jednoduchých látok možno znázorniť takto:

1/2N2 + 1/202 = NO

Daná je reakcia (a), pri ktorej vzniknú 4 moly NO a daná reakcia (b), pri ktorej vzniknú 2 moly N2. Na oboch reakciách sa podieľa kyslík. Preto, aby sme určili štandardné teplo tvorby NO, zostavíme nasledujúci Hessov cyklus, t.j. od rovnice (b) musíme odčítať rovnicu (a):

Teda 1/2N2 + 1/202 = NO; = +90,37 kJ.

odpoveď: 618,48 kJ.

Úloha 87.
Kryštalický chlorid amónny vzniká reakciou plynov amoniaku a chlorovodíka. Napíšte termochemickú rovnicu pre túto reakciu, najprv vypočítajte jej tepelný účinok. Koľko tepla sa uvoľní, ak sa pri reakcii spotrebuje 10 litrov amoniaku, vypočítané za normálnych podmienok? Odpoveď: 78,97 kJ.
Riešenie:
Reakčné rovnice, v ktorých je stav ich agregácie alebo kryštálovej modifikácie, ako aj číselná hodnota tepelných účinkov uvedený vedľa symbolov chemických zlúčenín, sa nazývajú termochemické. V termochemických rovniciach, pokiaľ nie je uvedené inak, sú uvedené hodnoty tepelných účinkov pri konštantnom tlaku Q p rovné zmene entalpie systému. Hodnota sa zvyčajne uvádza na pravej strane rovnice, oddelená čiarkou alebo bodkočiarkou. Boli prijaté nasledujúce: Komu-- kryštalický. Tieto symboly sa vynechávajú, ak je zrejmý agregačný stav látok, napríklad O 2, H 2 atď.
Reakčná rovnica je:

NH3 (g) + HCl (g) = NH4CI (k). ; = ?

Hodnoty štandardných teplôt tvorby látok sú uvedené v špeciálnych tabuľkách. Vzhľadom na to, že teplo tvorby jednoduchých látok sa bežne považuje za nulové. Tepelný účinok reakcie možno vypočítať pomocou následku Hessovho zákona:

= (NH4CI) – [(NH3) + (HCl)];
= -315,39 – [-46,19 + (-92,31) = -176,85 kJ.

Termochemická rovnica bude:

Teplo uvoľnené pri reakcii 10 litrov amoniaku pri tejto reakcii sa určí z podielu:

22,4 : -176,85 = 10 : X; x = 10 (-176,85)/22,4 = -78,97 kJ; Q = 78,97 kJ.

odpoveď: 78,97 kJ.

Reakčné teplo (tepelný efekt reakcie) je množstvo uvoľneného alebo absorbovaného tepla Q. Ak sa teplo počas reakcie uvoľní, reakcia sa nazýva exotermická, ak sa teplo absorbuje, reakcia sa nazýva endotermická.

Reakčné teplo sa určuje na základe prvého zákona (zákona) termodynamiky, ktorej matematickým vyjadrením v najjednoduchšej forme pre chemické reakcie je rovnica:

Q = ΔU + рΔV (2,1)

kde Q je reakčné teplo, ΔU je zmena vnútornej energie, p - tlak, ΔV - zmena objemu.

Termochemický výpočet spočíva v určení tepelný efekt reakcie. V súlade s rovnicou (2.1) závisí číselná hodnota reakčného tepla od spôsobu jeho realizácie. Pri izochorickom procese uskutočňovanom pri V=konšt. je reakčné teplo Q V=Δ U, v izobarickom procese pri p = konštantný tepelný účinok Q P =Δ H. Teda termochemický výpočet je V určenie veľkosti zmeny buď vnútornej energie alebo entalpie počas reakcie. Keďže prevažná väčšina reakcií prebieha za izobarických podmienok (napríklad sú to všetky reakcie v otvorených nádobách, ktoré sa vyskytujú pri atmosferický tlak), pri termochemických výpočtoch sa takmer vždy vykonáva výpočet ΔH . AkΔ N<0, то реакция экзотермическая, если же Δ H>0, potom je reakcia endotermická.

Termochemické výpočty sa robia buď pomocou Hessovho zákona, podľa ktorého tepelný účinok procesu nezávisí od jeho dráhy, ale je určený iba povahou a stavom východiskových látok a produktov procesu, alebo najčastejšie dôsledok Hessovho zákona: tepelný účinok reakcie sa rovná súčtu teplôt (entalpií) vzniku produktov mínus súčet teplôt (entalpií) vzniku reaktantov.

Pri výpočtoch podľa Hessovho zákona sa používajú rovnice pomocných reakcií, ktorých tepelné účinky sú známe. Podstatou operácií pri výpočtoch podľa Hessovho zákona je, že algebraické operácie sa vykonávajú na rovniciach pomocných reakcií, ktoré vedú k reakčnej rovnici s neznámym tepelným účinkom.

Príklad 2.1. Stanovenie reakčného tepla: 2СО + O 2 = 2СО 2 ΔН - ?

Ako pomocné používame tieto reakcie: 1) C + O 2 = C0 2;Δ H1 = -393,51 kJ a 2) 2C + 02 = 2CO;Δ H2 = -220,1 kJ, kdeΔ N/aΔ H 2 - tepelné účinky pomocných reakcií. Pomocou rovníc týchto reakcií je možné získať rovnicu danej reakcie, ak sa pomocná rovnica 1) vynásobí dvoma a rovnica 2) sa odčíta od získaného výsledku. Preto sa neznáme teplo danej reakcie rovná:

Δ H = 2Δ H 1 -Δ H2 = 2 (-393,51) - (-220,1) = -566,92 kJ.

Ak sa v termochemickom výpočte použije dôsledok z Hessovho zákona, potom sa pre reakciu vyjadrenú rovnicou aA+bB=cC+dD použije nasledujúci vzťah:

ΔH = (cΔNobr,s + dΔHobr D) - (aΔNobr A + bΔH rev,c) (2.2)

kde ΔН je reakčné teplo; ΔН o br - teplo (entalpia) tvorby reakčných produktov C a D a činidiel A a B; c, d, a, b - stechiometrické koeficienty.

Teplo (entalpia) vzniku zlúčeniny je tepelný účinok reakcie, pri ktorej vznikne 1 mol tejto zlúčeniny z jednoduchých látok, ktoré sú v termodynamicky stabilných fázach a modifikáciách 1 *. Napríklad , vznikové teplo vody v parnom stave sa rovná polovici reakčného tepla, vyjadrené rovnicou: 2H 2 (g)+ O2 (g)= 2H20 (g).Rozmer tepla tvorby je kJ/mol.

V termochemických výpočtoch sa reakčné teplo zvyčajne určuje pre štandardné podmienky, pre ktoré má vzorec (2.2) tvar:

ΔН°298 = (сΔН° 298, príp. C + dΔH° 298, o 6p, D) - (aΔН° 298, príp. A + bÁH° 298, príp. c)(2.3)

kde ΔН° 298 je štandardné reakčné teplo v kJ (štandardná hodnota je označená horným indexom “0”) pri teplote 298 K a ΔН° 298,obR sú štandardné skupenské teplo (entalpie) aj pri teplote 298 tis. Hodnoty ΔН° 298 .obR.sú definované pre všetky pripojenia a sú tabuľkové údaje. 2 * - pozri tabuľku v prílohe.

Príklad 2.2. Výpočet normovaného tepla str e podiely vyjadrené rovnicou:

4NH3 (r) + 502 (g) = 4NO (g) + 6H20 (g).

Podľa následku Hessovho zákona píšeme 3*:

Δ N0298 = (4Δ N 0 298. o b p. Nie+6ΔH 0 298. dr.H20) - 4ΔH 0 298 arr. NH z. Nahradením tabuľkových hodnôt štandardných teplôt tvorby zlúčenín uvedených v rovnici získame:Δ N °298= (4(90,37) + 6(-241,84)) - 4(-46,19) = - 904,8 kJ.

Záporné znamienko pre reakčné teplo znamená, že proces je exotermický.

V termochémii sa tepelné účinky zvyčajne uvádzajú v reakčných rovniciach. Takéto rovnice s určeným tepelným účinkom sa nazývajú termochemické. Napríklad, termochemická rovnica reakcie uvažovanej v príklade 2.2 je napísaná:

4NH3 (g) + 502 (g) = 4NO (g) + 6H20 (g);Δ H° 29 8 = - 904,8 kJ.

Ak sa podmienky líšia od štandardných, v praktických termochemických výpočtoch to umožňuje Xia pomocou zoomu:Δ N ≈Δ ° 298 (2,4) Výraz (2.4) odráža slabú závislosť reakčného tepla od podmienok jeho vzniku.

Úloha č.6

Vypočítajte priemernú tepelnú kapacitu látky uvedenú v tabuľke. 6, v teplotnom rozsahu od 298 do T TO.

Tabuľka 6

Riešenie:

Zoberme si výpočet priemernej tepelnej kapacity amoniaku v teplotnom rozsahu od 298 do 800 TO.

Tepelná kapacita je pomer množstva tepla absorbovaného telesom pri zahrievaní k zvýšeniu teploty, ktoré sprevádza zahrievanie. Pre jednotlivú látku existujú konkrétne(jeden kilogram) a molár(jeden mol) tepelná kapacita.

Skutočná tepelná kapacita

, (21)

Kde δ Q - nekonečne malé množstvo tepla potrebné na zvýšenie telesnej teploty o nekonečne malé množstvo dT .

Priemerná tepelná kapacita je pomer množstva tepla Q k zvýšeniu teploty ∆ T = T 2 – T 1 ,

.

Pretože teplo nie je funkciou stavu a závisí od cesty procesu, je potrebné uviesť podmienky pre proces ohrevu. V izochorických a izobarických procesoch pre infinitezimálnu zmenu δ Q V = dU A δ Q p = dH, Preto

A
. (22)

Spojenie medzi pravá izochorická(S V) A izobarický (C p) tepelné kapacity látky a ich priemer izochorický
a izobarické
tepelné kapacity v teplotnom rozsahu od T 1 predtým T 2 vyjadrené rovnicami (23) a (24):

; (23)

. (24)

Závislosť skutočnej tepelnej kapacity od teploty je vyjadrená nasledujúcimi empirickými rovnicami:

; (pre nie organickej hmoty) (25)

. (pre organické látky) (26)

Využime adresár fyzikálnych a chemických veličín. Vypíšme koeficienty (a, b, c) rovnice pre závislosť izobarickej tepelnej kapacity amoniaku od teploty:

Tabuľka 7

Napíšme rovnicu závislosti skutočnej tepelnej kapacity amoniaku od teploty:

.

Dosadíme túto rovnicu do vzorca (24) a vypočítame priemernú tepelnú kapacitu amoniaku:

= 1/(800-298)
=

0,002 = 43,5 J/mol K.

Problém č.7

Pre chemická reakcia uvedené v tabuľke. 2 nakreslite závislosti súčtu tepelných kapacít produktov reakcie od teploty
a súčet tepelných kapacít východiskových látok v závislosti od teploty
. Rovnice závislosti
vezmite si to z referenčnej knihy. Vypočítajte zmenu tepelnej kapacity počas chemickej reakcie (
) pri teplotách 298 K, 400 K a T K (tabuľka 6).

Riešenie:

Vypočítajme zmenu tepelnej kapacity pri teplotách 298 K, 400 K a 600 K na príklade reakcie syntézy amoniaku:

Zapíšme si koeficienty (a, b, c, c /) 1 rovníc pre závislosť skutočnej tepelnej kapacity amoniaku od teploty pre východiskové materiály a reakčné produkty, berúc do úvahy stechiometrické koeficienty. . Vypočítajme súčet koeficientov. Napríklad súčet koeficientov A pre východiskové látky sa rovná

= 27,88 + 3·27,28 = 109,72.

Súčet šancí A lebo reakčné produkty sa rovná

= 2,29,8 = 59,6.

=
=59,6 – 109,72 = –50,12.

Tabuľka 8

Teda rovnica závislosti

pretože reakčné produkty majú nasledujúcu formu:

= 59,60 + 50,96 · 10 –3 T – 3,34 · 10 5 /T 2.

Nakresliť závislosť súčtu tepelnej kapacity produktov reakcie od teploty
Vypočítajme súčet tepelných kapacít pri niekoľkých teplotách:

Pri T = 298 K

= 59,60 + 50,96 10 –3 298 – 3,34 10 5 /298 2 = 71,03 J/K;

V T = 400 tis
= 77,89 J/K;

Pri T = 600 K
= 89,25 J/K.

Rovnica závislosti
pre východiskové látky má tvar:

= 109,72 + 14,05.10-3 T + 1.50.10-5/T2.

Počítame podobne
východiskové látky pri niekoľkých teplotách:

Pri T = 298 K

=109,72 + 14,05 10 –3 298 + 1,50 105/298 2 = 115,60 J/K;

Pri T = 400 K
= 116,28 J/K;

Pri T = 600 K
= 118,57 J/K.

Ďalej vypočítame zmenu izobarickej tepelnej kapacity
počas reakcie pri niekoľkých teplotách:

= –50,12 + 36,91 10 –3 T – 4,84 10 5 /T 2,

= -44,57 J/K;

= -38,39 J/K;

= -29,32 J/K.

Pomocou vypočítaných hodnôt zostrojíme grafy závislostí súčtu tepelných kapacít produktov reakcie a súčtu tepelných kapacít východiskových látok od teploty.

Obrázok 2. Závislosti celkových tepelných kapacít východiskových látok a reakčných produktov od teploty pre reakciu syntézy amoniaku

V tomto teplotnom rozsahu je celková tepelná kapacita východiskových látok vyššia ako celková tepelná kapacita produktov, preto
v celom teplotnom rozsahu od 298 K do 600 K.

Problém č.8

Vypočítajte tepelný účinok reakcie uvedený v tabuľke. 2, pri teplote T K (tabuľka 6).

Riešenie:

Vypočítajme tepelný efekt reakcie syntézy amoniaku pri teplote 800 °C TO.

Závislosť tepelného účinku
opisuje reakcie od teploty Kirchhoffov zákon

, (27)

Kde
- zmena tepelnej kapacity systému počas reakcie. Poďme analyzovať rovnicu:

1) Ak
> 0, t.j. súčet tepelných kapacít produktov reakcie je väčší ako súčet tepelných kapacít východiskových látok, potom > 0,. závislosť
rastúce a so zvyšujúcou sa teplotou sa zvyšuje tepelný efekt.

2) Ak
< 0, то< 0, т.е. зависимость убывающая, и с повышением температуры тепловой эффект уменьшается.

3) Ak
= 0 teda = 0, tepelný efekt nezávisí od teploty.

V integrálnom tvare má Kirchhoffova rovnica nasledujúci tvar:

. (28)

a) ak sa tepelná kapacita počas procesu nemení, t.j. súčet tepelných kapacít produktov reakcie sa rovná súčtu tepelných kapacít východiskových látok (
), potom tepelný efekt nezávisí od teploty

= konšt.

b) pre približný výpočet môžeme zanedbať závislosť tepelných kapacít od teploty a použiť hodnoty priemerných tepelných kapacít účastníkov reakcie (
). V tomto prípade sa výpočet vykoná pomocou vzorca

c) pre presný výpočet sú potrebné údaje o závislosti tepelnej kapacity všetkých účastníkov reakcie od teploty
. V tomto prípade sa tepelný efekt vypočíta pomocou vzorca

(30)

Zapíšeme referenčné údaje (tabuľka 9) a vypočítame zmeny v zodpovedajúcich hodnotách pre každý stĺpec analogicky s úlohou č. 7). Získané údaje použijeme na výpočet:

približne:

= –91880 + (–31,88)(800 – 298) = –107883,8 J = – 107,88 kJ.

= –91880 + (–50,12)(800 – 298) + 1/2·36,91·10 -3 (800 2 – 298 2) +

– (–4,84·10 5)(1/800 – 1/298) = – 107815 J = – 107,82 kJ.

Pre reakciu syntézy amoniaku zmena tepelnej kapacity počas reakcie
< 0 (см. задачу №7). Следовательно< 0, с повышением температуры тепловой эффект уменьшается.

Tabuľka 9

Akákoľvek chemická reakcia je sprevádzaná uvoľňovaním alebo absorpciou energie vo forme tepla.

Na základe uvoľňovania alebo absorpcie tepla rozlišujú exotermický A endotermický reakcie.

Exotermický reakcie sú reakcie, pri ktorých sa uvoľňuje teplo (+Q).

Endotermické reakcie sú reakcie, počas ktorých sa absorbuje teplo (-Q).

Tepelný účinok reakcie (Q) nazývame množstvo tepla, ktoré sa uvoľní alebo absorbuje počas interakcie určitú sumuštartovacie činidlá.

Termochemická rovnica je rovnica, ktorá špecifikuje tepelný účinok chemickej reakcie. Napríklad termochemické rovnice sú:

Treba tiež poznamenať, že termochemické rovnice musia nevyhnutne zahŕňať informácie o agregovaných stavoch činidiel a produktov, pretože od toho závisí hodnota tepelného účinku.

Výpočty tepelného účinku reakcie

Príklad typického problému na nájdenie tepelného účinku reakcie:

Keď 45 g glukózy reaguje s prebytkom kyslíka podľa rovnice

C6H1206 (tuhá látka) + 602 (g) = 6C02 (g) + 6H20 (g) + Q

Uvoľnilo sa 700 kJ tepla. Určte tepelný účinok reakcie. (Napíšte číslo zaokrúhlené na najbližšie celé číslo.)

Riešenie:

Vypočítajme množstvo glukózy:

n(C6H1206) = m(C6H1206)/M(C6H1206) = 45 g / 180 g/mol = 0,25 mol

Tie. Pri interakcii 0,25 mol glukózy s kyslíkom sa uvoľní 700 kJ tepla. Z termochemickej rovnice uvedenej v podmienke vyplýva, že interakciou 1 mólu glukózy s kyslíkom vzniká množstvo tepla rovné Q (tepelný účinok reakcie). Potom je správny nasledujúci pomer:

0,25 mol glukózy - 700 kJ

1 mol glukózy - Q

Z tohto podielu vyplýva zodpovedajúca rovnica:

0,25 / 1 = 700 / Q

Ak to vyriešime, zistíme, že:

Tepelný účinok reakcie je teda 2800 kJ.

Výpočty pomocou termochemických rovníc

Oveľa častejšie v Zadania jednotnej štátnej skúšky v termochémii je už známa hodnota tepelného efektu, pretože podmienka dáva úplnú termochemickú rovnicu.

V tomto prípade je potrebné vypočítať buď množstvo tepla uvoľneného/absorbovaného známym množstvom činidla alebo produktu, alebo naopak známa hodnota teplo, je potrebné určiť hmotnosť, objem alebo množstvo látky ktoréhokoľvek účastníka reakcie.

Príklad 1

Podľa rovnice termochemickej reakcie

3Fe 3 O 4 (tv.) + 8Al (tv.) = 9Fe (tv.) + 4Al 2 O 3 (tv.) + 3330 kJ

Vzniklo 68 g oxidu hlinitého. Koľko tepla sa uvoľnilo? (Napíšte číslo zaokrúhlené na najbližšie celé číslo.)

Riešenie

Vypočítajme množstvo látky oxidu hlinitého:

n(Al203) = m(Al203) / M(Al203) = 68 g / 102 g/mol = 0,667 mol

V súlade s termochemickou rovnicou reakcie, keď sa vytvoria 4 móly oxidu hlinitého, uvoľní sa 3330 kJ. V našom prípade vzniká 0,6667 mol oxidu hlinitého. Označením množstva uvoľneného tepla v tomto prípade x kJ vytvoríme pomer:

4 mol Al 2 O 3 - 3330 kJ

0,667 mol Al 2 O 3 - x kJ

Tento podiel zodpovedá rovnici:

4 / 0,6667 = 3330 / x

Po vyriešení zistíme, že x = 555 kJ

Tie. pri vytvorení 68 g oxidu hlinitého v súlade s termochemickou rovnicou v stave sa uvoľní 555 kJ tepla.

Príklad 2

V dôsledku reakcie, ktorej termochemická rovnica

4FeS 2 (tv.) + 11O 2 (g) = 8SO 2 (g) + 2Fe 2 O 3 (tv.) + 3310 kJ

Uvoľnilo sa 1655 kJ tepla. Určte objem (l) uvoľneného oxidu siričitého (č.). (Napíšte číslo zaokrúhlené na najbližšie celé číslo.)

Riešenie

V súlade s termochemickou rovnicou reakcie, keď sa vytvorí 8 mólov SO 2, uvoľní sa 3310 kJ tepla. V našom prípade sa uvoľnilo 1655 kJ tepla. Množstvo vzniknutého SO 2 nech je v tomto prípade x mol. Potom je spravodlivý nasledujúci pomer:

8 mol SO 2 - 3310 kJ

x mol SO 2 - 1655 kJ

Z čoho vyplýva rovnica:

8/x = 3310/1655

Ak to vyriešime, zistíme, že:

Množstvo látky SO 2 vytvorenej v tomto prípade je teda 4 mol. Preto sa jeho objem rovná:

V(SO 2) = V m ∙ n(SO 2) = 22,4 l/mol ∙ 4 mol = 89,6 l ≈ 90 l(zaokrúhlené na celé čísla, keďže sa to vyžaduje v podmienke.)

Možno nájsť viac analyzovaných problémov o tepelnom účinku chemickej reakcie.