Термохимическое уравнение реакции — это уравнение химической реакции, которое включает информацию о тепловом эффекте этой реакции. В данном случае речь идет о реакции сгорания водорода в кислороде с образованием воды. Давайте разберемся, как составить термохимическое уравнение для этой реакции.
Запись химической реакции:
Реакция сгорания водорода в кислороде можно записать следующим образом:
[
2 \text{H}_2(g) + \text{O}_2(g) \rightarrow 2 \text{H}_2\text{O}(l)
]
Здесь водород и кислород реагируют с образованием воды в жидкой фазе.
Определение теплового эффекта:
По условию задачи при сгорании 20 г водорода выделяется 2860 кДж теплоты. Сначала нужно рассчитать, сколько молей водорода содержится в 20 г:
- Молярная масса водорода ((\text{H}_2)) равна (2 \times 1.008 \approx 2.016 \, \text{г/моль}).
- Количество вещества водорода: (\frac{20 \, \text{г}}{2.016 \, \text{г/моль}} \approx 9.92 \, \text{моль}).
Поскольку уравнение реакции показывает, что 2 моля водорода реагируют с кислородом, чтобы образовать 2 моля воды, нужно определить тепловой эффект для данного количества вещества.
Пересчет теплового эффекта на 1 моль реакции:
В уравнении реакции участвуют 2 моля водорода. Таким образом, тепловой эффект на 2 моля водорода (или на 1 моль реакции) можно найти следующим образом:
[
\text{Тепловой эффект на 1 моль реакции} = \frac{2860 \, \text{кДж}}{9.92 \, \text{моль}} \times 2 \approx 577.4 \, \text{кДж/моль}
]
Однако, это уже теплота на пару молей водорода, что соответствует одному молю реакции (по уравнению).
Запись термохимического уравнения:
Теперь мы можем записать термохимическое уравнение реакции с учетом теплового эффекта:
[
2 \text{H}_2(g) + \text{O}_2(g) \rightarrow 2 \text{H}_2\text{O}(l) \quad \Delta H = -572 \, \text{кДж}
]
Здесь (\Delta H) — это изменение энтальпии (тепловой эффект), и знак минус указывает на то, что реакция экзотермическая (теплота выделяется).
Таким образом, термохимическое уравнение реакции сгорания водорода в кислороде с образованием воды и выделением теплоты будет следующим:
[
2 \text{H}_2(g) + \text{O}_2(g) \rightarrow 2 \text{H}_2\text{O}(l) \quad \Delta H = -572 \, \text{кДж}
]