Пример 2. Реакция горения этана выражается термохимическим уравнением

Реакция горения этана выражается термохимическим уравнением

С₂Н_б(г) + 3, 5 0₂ = 2 СО₂(г) + 3 Н₂0(ж); H_х.р = -1559, 87 кДж.

Вычислите теплоту образования этана, если известны теплоты образования СО₂(г) и Н₂О(ж) (см. табл. 5).

Решение. Теплотой образования (энтальпией) данного соединения называют тепловой эффект реакции образования 1 моль этого соединения из простых веществ, взятых в их устойчивом состоянии при данных условиях.

Обычно теплоту образования относят к стандартному состоянию, т.е.
25⁰ С (298 К) и 1, 013∙ 10⁵ Па и обозначают через DH⁰₂₉₈.

Так как тепловой эффект с температурой изменяется незначительно, то в дальнейшем индексы опускаются и тепловой эффект обозначается через DH. Следовательно, нужно вычислить тепловой эффект реакции, термохимическое уравнение которой имеет вид

2С (графит) + ЗН₂(г) = С₂H₆(г) D H=?

исходя из следующих данных:

а) С₂H₆ + 3, 5О₂(г) = 2СО₂(г) + ЗН₂О(ж); DH= -1559, 87 кДж;

б) С (графит) + О₂(г) = СО₂(г); DH= -393, 51 кДж;

в) Н₂(г) + 0, 5О₂ = Н₂О(ж); DH= -285, 84 кДж.

На основании закона Гесса с термохимическими уравнениями можно оперировать так же, как и с алгебраическими. Для получения искомого результата следует уравнение (б) умножить на 2, уравнение (в) - на 3, а затем сумму этих уравнений вычислить из уравнения (а):

С₂Н₆ + 3, 5O₂ - 2С - 2O₂ - ЗН₂ – 1, 50₂ = 2СO₂ + ЗН₂О - 2СO₂ - ЗН₂О.

DH= -1559, 87 - 2(-393, 51) - 3(-285, 84) = +84, 67 кДж;

DH= -1559, 87 + 787, 02 + 857, 52;

С₂Н₆ = 2С + ЗН₂; DH= + 84, 67 кДж.

Так как теплота образования равна теплоте разложения с обратным знаком, то DH_обр (C₂H_5(г)) = -84, 67 кДж. К тому же результату придем, если для решения задачи применить вывод из закона Гесса:

DH_хр=2 DH + 3DH - DH - 3, 5DH

Учитывая, что теплоты образования простых веществ условно приняты равными нулю:

DH = 2DH + ЗDH - DH_хр

DH = 2(-393.51) + 3(-285.84) + 1559.87=84.67

DH = -84, 67 кДж.

Таблица 5. Стандартные теплоты (энтальпии) образования DH некоторых веществ