3.6.6. Термохимические расчёты

Огромное число химических реакций используется для получения энергии. К ним относятся, например, реакции сгорания различных топлив, для оценки которых требуется знать количество выделяемой тепловой энергии (тепловых эффектов).
Тепловые эффекты реакций определяют как экспериментально, так и с помощью термохимических расчётов, основанных на законе Гесса:

тепловой эффект реакции зависит только от начального и конечного состояний реагирующих веществ и не зависит от пути реакции (т.е. от числа стадий и промежуточных состояний). Это можно показать на примере реакции горения метана:


Задача 1. Рассчитайте количество теплоты, выделившейся при сгорании 0,25 моль метана, используя термохимическое уравнение реакции горения метана:

СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О + 890 кДж

Краткие условия:

Условия задачи 1
Решение

При сгорании 1 моль CH4 выделяется 890 кДж. Следовательно, количество теплоты, выделяемое при сгорании 0,25 моль метана, будет равно:

Q = 0,25 моль · 890 кДж/1 моль = 223 кДж.

Ответ: Q = 223 кДж.

Задача 2. Известны стандартные молярные теплоты образования Qобр (кДж/моль) метана (74,9), СО (110), О2 (0) и воды (285,8). Вычислите тепловой эффект реакции неполного сгорания 1 моль метана до оксида углерода (II).

Решение
Запишем уравнение реакции неполного сгорания метана. 2СН4 + 3О2 = 2СО + 4Н2О + Q Согласно закону Гесса, теплота химической реакции (Qреакции) равна разности между суммой теплот образования продуктов реакции и суммой теплот образования исходных веществ: Qреакции = ΣQобр.(продуктов) — ΣQобр.(исх.веществ) Подставив в эту формулу исходные данные, получим: Qреакции = 2Qобр(CO) + 4Qобр(H2O) – 2Qобр(CH4) – 3Qобр(O2) =

= 2 · 110 + 4 · 285,8 – 2 · 74,9 – 0 = 1213,4 кДж.

Ответ: Qреакции = 1213,4 кДж.