Номер 10, страница 110 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

10. Термохимическое уравнение реакции сгорания пропана имеет вид:

$C_3H_8{}_{(г)} + 5O_{2}{}_{(г)} = 3CO_{2}{}_{(г)} + 4H_2O{}_{(ж)} + 2220 \text{ кДж}$

Сколько теплоты выделится при сгорании пропана количеством 0,1 моль, если продуктом реакции будет водяной пар? Теплота испарения воды составляет 44 кДж/моль.

Дано:

Термохимическое уравнение (с образованием жидкой воды): $C_3H_8(г) + 5O_2(г) = 3CO_2(г) + 4H_2O(ж) + 2220 \text{ кДж}$

Тепловой эффект реакции с образованием жидкой воды: $Q_1 = 2220 \text{ кДж}$

Количество вещества пропана: $\nu(C_3H_8) = 0,1 \text{ моль}$

Теплота испарения воды: $\Delta H_{исп} = 44 \text{ кДж/моль}$

Найти:

Теплоту, выделившуюся при сгорании 0,1 моль пропана с образованием водяного пара - $Q_{общ}$

Решение:

1. Скорректируем термохимическое уравнение для случая, когда продуктом является водяной пар, а не жидкая вода. Исходное уравнение показывает, что при сгорании 1 моль пропана выделяется 2220 кДж тепла и образуется 4 моль жидкой воды.

Процесс образования водяного пара из жидкой воды ($H_2O(ж) \rightarrow H_2O(г)$) является эндотермическим, то есть требует затрат (поглощения) энергии. Теплота, необходимая для испарения 4 моль воды, образовавшихся в реакции, рассчитывается следующим образом:

$Q_{исп} = \nu(H_2O) \cdot \Delta H_{исп} = 4 \text{ моль} \cdot 44 \text{ кДж/моль} = 176 \text{ кДж}$

Эта теплота поглощается из системы, поэтому общий тепловой эффект реакции ($Q_2$) при образовании водяного пара будет меньше, чем при образовании жидкой воды. Найдем новый тепловой эффект для сгорания 1 моль пропана:

$Q_2 = Q_1 - Q_{исп} = 2220 \text{ кДж} - 176 \text{ кДж} = 2044 \text{ кДж}$

Таким образом, термохимическое уравнение реакции с образованием водяного пара имеет вид:

$C_3H_8(г) + 5O_2(г) = 3CO_2(г) + 4H_2O(г) + 2044 \text{ кДж}$

2. Рассчитаем количество теплоты, которое выделится при сгорании 0,1 моль пропана. Из скорректированного уравнения следует, что сгорание 1 моль $C_3H_8$ сопровождается выделением 2044 кДж теплоты. Можно составить пропорцию или использовать формулу:

$Q_{общ} = \nu(C_3H_8) \cdot Q_2$

$Q_{общ} = 0,1 \text{ моль} \cdot 2044 \frac{\text{кДж}}{\text{моль}} = 204,4 \text{ кДж}$

Ответ: при сгорании 0,1 моль пропана с образованием водяного пара выделится 204,4 кДж теплоты.