Вычислите теплоту сгорания ацетилена C2H2, если теплота образования углекислого газа 393,5 кДж/моль, водяного пара 242 кДж/моль, ацетилена 226,8 кДж/моль.

1) Найдем энтальпию сгорания ацетилена, можно в справочнике подсмотреть, можно вычислить.

сH° (C₂H₂) = - Q/n

Минус - потому что тепло выделяется, энтальпия будет меньше нуля.

Q нам известно, рассчитаем n.

n = V/Vm = 53,6 л/22,4 л/моль = 2,4 моль

Найдем энтальпию.

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 fH° (CO₂) = - Q = - 393,5 кДж/моль * 2

H₂ + 1/2O₂ = H₂O fH° (H₂O) = - Q = - 285.8 кДж/моль

Ну и нашу реакцию горения впишем тоже.

C₂H₂ + 5/2O₂ = 2CO₂ + H₂O 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° = - 787 кДж/моль

H₂ + 1/2O₂ = H₂O, / / fH° = - 285.8 кДж/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) = 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