Каков тепловой эффект реакции горения аммиака в кислороде с образованием молекулярного азота и воды, если известны

Южанка

8

Тепловой эффект реакции горения аммиака в кислороде можно рассчитать с помощью закона Гесса, который утверждает, что изменение энтальпии в химической реакции не зависит от пути реакции, а зависит только от начальных и конечных состояний реакционных веществ. Для решения этой задачи, нам понадобятся значения энергий связей веществ, участвующих в реакции.


1. Начнем с записи уравнения реакции с указанием коэффициентов перед веществами:

\[4NH_3 + 5O_2 \rightarrow 4NO + 6H_2O\]


2. Теперь рассмотрим изменение энтальпии при образовании молекул аммиака, кислорода, азота и воды. Используя значения энергий связей заданных веществ, умножим их на количество этих связей в молекуле и сложим:

Энергия связи в аммиаке (NH3):
\(NH_{3(g)} \rightarrow N(g) + 3H(g)\)
1161 кДж/моль

Энергия связи в кислороде (O2):
\(O_{2(g)} \rightarrow 2O(g)\)
492 кДж/моль

Энергия связи в азоте (N2):
\(N_{2(g)} \rightarrow 2N(g)\)
942 кДж/моль

Энергия связи в воде (H2O):
\(H_{2}O_{(g)} \rightarrow H(g) + O(g)\)
919 кДж/моль


Теперь рассмотрим энергии связей в исходных веществах (аммиак и кислород) и в конечных веществах (азот и вода).


Энергия связей в исходных веществах (NH3 + O2):

4 x (Энергия связи в аммиаке) + 5 x (Энергия связи в кислороде) = 4 x 1161 + 5 x 492 = 4644 + 2460 = 7104 кДж/моль


Энергия связей в конечных веществах (NO + H2O):

4 x (Энергия связи в азоте) + 6 x (Энергия связи в воде) = 4 x 942 + 6 x 919 = 3768 + 5514 = 9282 кДж/моль


3. Тепловой эффект реакции (тепловое изменение) определяется разностью энергий связей в конечных и исходных веществах:

Тепловой эффект реакции = Энергия связей в конечных веществах - Энергия связей в исходных веществах

Тепловой эффект реакции = 9282 - 7104 = 2178 кДж/моль


Таким образом, тепловой эффект реакции горения аммиака в кислороде с образованием молекулярного азота и воды равен 2178 кДж/моль.