Номер 10, страница 76 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

10. При образовании метана из атомов углерода и водорода выделяется 1662 КДж/моль энергии. Вычислите среднюю энергию связи $C—H$ (кДж/моль).

Дано:

Энергия, выделяющаяся при образовании 1 моль метана (${\text{CH}_4}$) из атомов: $Q = 1662 \text{ кДж/моль}$.

Данные представлены в требуемых единицах (кДж/моль), поэтому перевод в другие единицы системы СИ не требуется.

Найти:

Среднюю энергию связи C—H ($E_{C-H}$).

Решение:

Процесс образования метана из свободных атомов углерода и водорода можно представить в виде химического уравнения:

$C_{(г)} + 4H_{(г)} \rightarrow CH_{4(г)}$

В ходе этой реакции образуется одна молекула метана (${\text{CH}_4}$). Энергия, которая выделяется в этом процессе ($Q = 1662 \text{ кДж/моль}$), равна суммарной энергии всех химических связей, которые формируются в одном моле молекул метана.

Структурная формула метана показывает, что один атом углерода связан с четырьмя атомами водорода. Таким образом, в одной молекуле метана содержится четыре одинарные ковалентные связи C—H.

Следовательно, общая энергия, выделившаяся при образовании одного моля метана из атомов, равна учетверенной средней энергии связи C—H:

$Q = 4 \times E_{C-H}$

Чтобы вычислить среднюю энергию одной связи C—H, необходимо общую энергию разделить на количество связей в молекуле:

$E_{C-H} = \frac{Q}{4}$

Подставим числовое значение из условия задачи:

$E_{C-H} = \frac{1662 \text{ кДж/моль}}{4} = 415.5 \text{ кДж/моль}$

Ответ: средняя энергия связи C—H составляет 415,5 кДж/моль.