Какое состояние вещества называют стандартным? От чего оно
зависит? Газовые выбросы тепловых станций и двигателей внутреннего
сгорания содержат оксиды азоты, образование которых можно выразить
уравнениями:
а) ½N2(г)+½O2(г) =NO(г);
б) NO(г)+½O2(г) =NO2(г).
Рассчитайте стандартные энтальпии этих реакций и укажите, какая их
них – экзотермическая, какая – эндотермическая.
Стандартные энтальпии реакций можно рассчитать, используя таблицы стандартных термохимических данных. Сначала найдем стандартные энтальпии образования для каждого из веществ в реакциях.
Стандартная энтальпия образования (ΔHf°) - это изменение энтальпии при образовании 1 моля вещества из элементарных веществ в стандартном состоянии.
а) В данной реакции образуется 1 моль NO(г). Следовательно, стандартная энтальпия образования NO(г) равна ΔHf°(NO) = ΔHf°(NO(г)).
б) В данной реакции образуется 1 моль NO2(г). Следовательно, стандартная энтальпия образования NO2(г) равна ΔHf°(NO2) = ΔHf°(NO2(г)).
Теперь, используя данные из таблицы термохимических данных, найдем значения стандартных энтальпий образования NO(г) и NO2(г). Предположим, что ΔHf°(NO) = x кДж/моль и ΔHf°(NO2) = y кДж/моль.
а) Используя уравнение реакции ½N2(г) + ½O2(г) = NO(г), можем составить термохимическое уравнение:
½N2(г) + ½O2(г) → NO(г)
ΔHf°(NO(г)) = ΔHf°(NO) - ΔHf°(N2) - ΔHf°(O2)
Значение ΔHf°(N2) можно взять из таблицы и оно равно 0 кДж/моль, так как N2 - это элементарное вещество в стандартном состоянии, а значит его стандартная энтальпия образования равна 0.
Значение ΔHf°(O2) можно также взять из таблицы и оно равно 0 кДж/моль.
Таким образом,
ΔHf°(NO(г)) = x - 0 - 0 кДж/моль = x кДж/моль.
Таким образом, стандартная энтальпия реакции а) равна ΔH°(а) = x кДж/моль.
б) Используя уравнение реакции NO(г) + ½O2(г) = NO2(г), можем составить термохимическое уравнение:
NO(г) + ½O2(г) → NO2(г)
ΔHf°(NO2(г)) = ΔHf°(NO2) - ΔHf°(NO) - ΔHf°(O2)
Значение ΔHf°(NO2) можно взять из таблицы и оно равно 0 кДж/моль, так как NO2 - это элементарное вещество в стандартном состоянии, а значит его стандартная энтальпия образования равна 0.
Таким образом,
ΔHf°(NO2(г)) = 0 - y - 0 кДж/моль = -y кДж/моль.
Таким образом, стандартная энтальпия реакции б) равна ΔH°(б) = -y кДж/моль.
Теперь, чтобы определить, какая из реакций экзотермическая, a какая эндотермическая, нам нужно посмотреть на знаки полученных энтальпий.
Если ΔH° < 0, то реакция экзотермическая.
Если ΔH° > 0, то реакция эндотермическая.
В нашем случае:
a) ΔH°(а) = x кДж/моль. Если x < 0, то реакция а) экзотермическая.
б) ΔH°(б) = -y кДж/моль. Если y > 0, то реакция б) эндотермическая.
Таким образом, ответ:
a) Стандартная энтальпия реакции a) равна ΔH°(а) = x кДж/моль. Знак этой энтальпии будет зависеть от значения x.
б) Стандартная энтальпия реакции б) равна ΔH°(б) = -y кДж/моль. Знак этой энтальпии будет зависеть от значения y.
Пожалуйста, обратите внимание, что конкретные числовые значения x и y не указаны в вопросе, поэтому невозможно точно сказать, какой реакция является экзотермической, а какая эндотермической. Ситуация будет зависеть от конкретных чисел.