Теплоты образования аммиака, жидкой воды и оксида азота (II) из простых веществ при стандартных условиях составляют, соответственно, 46, 286, и -90 кДж/моль. Теплота испарения воды равна 2440 кДж/г. Дополните перечисленные факты о реакции 4 NH3(г.)+5 O2(г.) = 4 NO(г.)+ 6 H2O(ж.), подчеркнув верные варианты ответа и вписав значения. Приведите решение.

а. Реакция является экзо-/эндотермической - ?

b. Теплота реакции равна - ?

c. Чтобы реакция происходила при постоянной тмпературе тепло нужно проводить/отводить - ?

d. При образовании 1 моль NO выделяется/поглощается ? тепла

e. Если исходная смесь занимала при нормальных условиях 3 л, а мольная доля кислорода в ней 70%, то в ходе реакция выделится ? теплоты

f. Если в реакции будет образовываться газообразная вода, теплота реакции составит ? кДж

А. Реакция является экзотермической, так как сумма теплот образования продуктов меньше, чем сумма теплот образования реагентов:

ΔH = Σ(ΔH продуктов) - Σ(ΔH реагентов)

ΔH = [4ΔH(NO) + 6ΔH(H2O)] - [4ΔH(NH3) + 5ΔH(O2)]

ΔH = [4*(-90) + 6*286] - [4*46 + 5*0]

ΔH = -904 кДж/моль

б. Теплота реакции равна -904 кДж/моль.

в. Чтобы реакция происходила при постоянной температуре, тепло нужно отводить, так как реакция является экзотермической.

г. При образовании 1 моль NO выделяется 90 кДж тепла, так как ΔH = -904 кДж/моль, а в уравнении реакции коэффициент при NO равен 4, то

ΔH(образование 1 моль NO) = ΔH/4 = -904/4 = -226 кДж/моль

Выделяется 226 кДж тепла.

д. В ходе реакции выделяется 6 моль воды, поэтому выделяется тепло:

ΔH = n*ΔH(испарения воды) = 6*2440 = 14640 кДж

Ответ: выделится 14640 кДж теплоты.

е. Из 3 л исходной смеси можно вычислить количество веществ:

n(O2) = V*ρ/M = 3*1.429/32 = 0.134 моль

n(NH3) = V*ρ/M = 3*0.771/17 = 0.135 моль

Мольная доля кислорода равна 70%, то есть в смеси 0.134*0.7 = 0.094 моль O2.

Однако для реакции нужно 5 моль O2 на 4 моль NH3, поэтому ограничивающим реагентом будет NH3, и полностью реагирует 0.135 моль NH3.

Теплота, выделяющаяся при реакции 0.135 моль NH3, будет равна:

ΔH = ΔH(реакции)*n(NH3)/4 = -904*0.135/4 = -30.5 кДж

Ответ: в ходе реакции выделится 30.5 кДж теплоты.

f. Если в реакции образуется газообразная вода, то теплота реакции будет равна:

ΔH = Σ(ΔH продуктов) - Σ(ΔH реагентов)

ΔH = [4ΔH(NO)] - [4ΔH(NH3) + 5ΔH(O2) + 6ΔH(испарения воды)]

ΔH = [4*(-90)] - [4*46 + 5*0 + 6*286]

ΔH = -904 кДж/моль

Ответ: теплота реакции составит -904 кДж.