Пример 2. Реакция горения этана выражается термохимическим уравнением

Реакция горения этана выражается термохимическим уравнением

С₂Н₆(г) +3 ¹/₂О₂=2СО₂(г)+3Н₂О(ж); ДН_хр= -1559,87 кДж

Вычислите теплоту образования этана, если известны теплоты образования СО₂ (г) и Н₂О (ж) (табл. 4).

Решение. Теплотой образования (энтальпией) данного соединения называют тепловой эффект реакции образования 1 моль этого соединения из простых веществ, взятых в их устойчивом состоянии при данных условиях.

Обычно теплоты образования относят к стандартному состоянию, т.е. 25° С (298 К) и 1,013·10⁵ Па, и обозначают через ДН^о₂₉₈. Так как тепловой эффект с температурой изменяется незначительно, то здесь и в дальнейшем индексы опускаются и тепловой эффект обозначается через ДН. Следовательно, нужно вычислить тепловой эффект реакции, термохимическое уравнение которой имеет вид

2С (графит) + 3Н₂(г) = С₂Н₆(г); ДН =?

исходя из следующих данных:

а) С₂Н₆ (г) + 3¹/₂ О₂ (г) = 2 СО₂ (г) + 3Н₂О (ж); ДН = -1559,87 кДж

б) С (графит) + О₂ (г) = СО₂ (г); ДН = -393,51 кДж

в) H₂ (г) + 1/2 О₂ = Н₂О (ж)ДН = -285,84 кДж

На основании закона Гесса с термохимическими уравнениями можно оперировать так же, как и с алгебраическими. Для получения искомого результата следует уравнение (б) умножить на 2, уравнение (в) - на 3, а затем сумму этих уравнений вычесть из уравнения (а):

С₂Н₆ (г) + 3¹/₂ О₂ (г) – 2 С - 2 О₂ (г) - 3Н₂ - 3/2 О₂ = 2СО₂ + 3Н₂О – 2СО₂

– 3Н₂О

ДН = -1559,87 – 2 (-393,51) – 3 (-285,84) = +84,67 кДж;

ДН = -1559,87 + 787,02 + 857,52;

C₂Н₆ = 2 С + 3 Н₂; ДН = +84,67 кДж.

Так как теплота образования равна теплоте разложения с обратным знаком, то ДН_C2Н6(г) = - 84,67 кДж.

К тому же результату придем, если для решения задачи применить вывод из закона Гесса:

ДНхр=2ДНсо₂+3ДНн₂о-ДНс₂н₆-3ЅДНо₂

Учитывая, что теплоты образования простых веществ условно приняты равными нулю

ДН(с₂н₆)=2ДНсо₂+3ДНн₂о-ДНх.р.

ДН(с₂н₆)=2(-393,51)+3(-285,84)+1559,87=-84,67;

ДН^обр(с₂н₆(г))=-84,67кДж