Question

Какое количество теплоты выделится если в реакцию H2+Cl2=2HCl вступит 5 л хлора (н.у.)? Пожалуйста с решением

Answer 1

1) В справочнике физико-химических величин приведены энтальпии (теплоты) образования различных веществ из простых веществ. 
Приведенная в задании реакция, это как раз образование НСl из простых веществ Cl₂ и  H₂.
По справочнику это энтальпия при давлении 1 атм и температуре 298°С равна -92,31 кДмоль. Знак минус говорит о том, что тепло выделяется.
2) По уравнению реакции видно, что из 1 моля  Cl₂ образуется 2 моля НСl.
 3) Известно, что 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л, значит, если в реакцию вступило 5 л Cl₂, то образовалось 10 л НСl. 
  На основании всего вышеизложенного составляем пропорцию:
  При образовании 22,4 л HCl выделяется 92,31 кДж тепла
  При образовании 10 л HCl ------------------  Х  кДж тепла
    Х = 10*92,31/22,4 = 10,3 кДж
Ответ: 41,2 кДж тепла.

Answer 2

Для решения этой задачи, нужно знать тепловой эффект реакции, который обозначается как ΔH (изменение энтальпии). ΔH зависит от состояния и количества реагирующих веществ. В данном случае, нам дано, что в реакцию вступает 5 л хлора (н.у.) - это значит, что у нас есть 5 л хлора при нормальных условиях (температура 0 °C и давление 1 атмосфера).

Сначала определим сбалансированное химическое уравнение реакции:

H2 + Cl2 → 2HCl

Теперь рассмотрим стехиометрию реакции. По уравнению реакции, одна молекула Cl2 реагирует с одной молекулой H2, образуя две молекулы HCl. Таким образом, соотношение между Cl2 и HCl равно 1:2.

Теперь найдем количество вещества Cl2, содержащееся в 5 л хлора (н.у.). Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

PV = nRT

где P - давление, V - объем, n - количество вещества (в молях), R - универсальная газовая постоянная, T - температура (в Кельвинах).

Так как у нас дан объем (5 л) и температура (0 °C = 273.15 К), а также известны стандартные условия нормального давления (1 атмосфера), то мы можем вычислить количество вещества Cl2:

n(Cl2) = PV / RT = (1 атм) * (5 л) / (0.0821 л·атм/(моль·К) * 273.15 К) ≈ 0.2202 моль

Теперь мы знаем количество вещества Cl2, и мы знаем, что соотношение Cl2 к HCl равно 1:2. Это значит, что количество образующегося HCl также составит 0.2202 моль (так как каждая молекула Cl2 образует две молекулы HCl).

И, наконец, найдем теплоту реакции (ΔH). По уравнению реакции мы знаем, что 1 моль H2 и 1 моль Cl2 дают 2 моль HCl с выделением тепла. Если все величины привести к 1 молю Cl2, то:

ΔH = количество теплоты / количество молей Cl2 ΔH = количество теплоты / 0.2202 моль

Теперь нужно обратиться к таблицам теплот образования для H2, Cl2 и HCl. Предположим, что даны следующие значения (в кДж/моль):

ΔHf(H2) = -286 ΔHf(Cl2) = 0 ΔHf(HCl) = -92.31

Теплота реакции (ΔH) определяется разницей между суммой теплот образования продуктов и реагентов:

ΔH = ΣΔHf(продукты) - ΣΔHf(реагенты)

ΔH = [2 * ΔHf(HCl)] - [ΔHf(H2) + ΔHf(Cl2)] ΔH = [2 * (-92.31 кДж/моль)] - [(-286 кДж/моль) + 0] ΔH = -184.62 кДж/моль

Теперь, чтобы найти теплоту реакции для 0.2202 моль Cl2 (которые есть в 5 л хлора при нормальных условиях), умножим ΔH на количество молей:

Теплота = ΔH * количество молей Cl2 Теплота = -184.62 кДж/моль * 0.2202 моль ≈ -40.63 кДж

Таким образом, выделится примерно 40.63 кДж теплоты при реакции 5 л хлора (н.у.) с водородом. Обратите внимание, что знак минус означает, что реакция является экзотермической (выделяет тепло).