Какое количество тепла высвободится при сгорании 50 г бензола в стандартных условиях? Объясните подробно, почему

Lesnoy_Duh

30

Для решения этой задачи нам понадобятся данные о значениях стандартной энтальпии сгорания бензола и изменении энтропии системы. Давайте начнем с первого вопроса — как рассчитать количество тепла, высвобождаемое при сгорании 50 г бензола.

Для начала узнаем стандартную энтальпию сгорания бензола (△H°c). Значение △H°c по определению равно изменению энтальпии при полном сгорании одного моля вещества при стандартных условиях. Обратите внимание, что обычно в таблицах даны значения для одного моля или одного грамма вещества, но в нашем случае у нас есть масса вещества, поэтому нам нужно перейти от молярной энтальпии к массовой энтальпии.

Рассчитаем количество молей бензола в данной задаче. Для этого мы используем формулу:

\[\text{моли} = \frac{\text{масса}}{\text{молярная масса}}\]

Молярная масса бензола (C₆H₆) составляет около 78 г/моль. Подставим эти значения и рассчитаем количество молей:

\[\text{моли} = \frac{50 \text{ г}}{78 \text{ г/моль}}\]

\[\text{моли} \approx 0.64 \text{ моль}\]

Теперь мы можем рассчитать количество тепла, высвобождаемое при сгорании 50 г бензола. Это делается с использованием следующего уравнения:

\[\text{количество тепла} = \text{моль} \times \text{△H°c}\]

Значение △H°c для бензола составляет около -3267 кДж/моль. Подставим значения и рассчитаем количество тепла:

\[\text{количество тепла} = 0.64 \text{ моль} \times (-3267 \text{ кДж/моль})\]

\[\text{количество тепла} \approx -2091 \text{ кДж}\]

Обратите внимание, что значение получилось отрицательным. Это означает, что при сгорании 50 г бензола в стандартных условиях высвобождается около 2091 кДж тепла.

Теперь перейдем ко второй части задачи — объяснению изменения энтропии системы во время прямой реакции. При сгорании бензола происходит увеличение энтропии системы. Такое увеличение объясняется следующими факторами:

1. Образование большего числа газовых молекул. Во время сгорания бензола образуются молекулы углекислого газа (CO₂) и молекулы водяного пара (H₂О). В сравнении с молекулами бензола, эти продукты сгорания являются газами при стандартных условиях. Увеличение количества газовых молекул приводит к увеличению количества доступных микростояний системы и, следовательно, к увеличению её энтропии.

2. Увеличение хаоса в системе. Сгорание бензола сопровождается резким изменением состояния системы, образованием новых связей и перестройкой химических структур. Это приводит к более хаотическому распределению частиц и увеличению беспорядка в системе.

Следовательно, во время прямой реакции — сгорания бензола — происходит увеличение энтропии системы.