Question

Термохімічне рівняння реакції горіння фосфору: 4P + 5O2 = 2P2O5 ∆H = -1010 кДж Визначте: а) масу фосфору, який згорів, якщо виділилось 1000 кДж те- плоти; б) скільки теплоти виділиться при взаємодії фосфору з 10 л (ну) кисню; в) теплоту утворення фосфор (V) оксиду.

Answer 1

Объяснениеa) За законом збереження енергії:

q = ∆H * n

де q - виділена теплота, n - кількість молів речовини, яка згоріла.

Оскільки ∆H = -1010 кДж при згорянні 4 молів фосфору, то на 1 моль фосфору виділяється:

q/mol = ∆H/4 = -1010 кДж/4 = -252.5 кДж/моль

Тому кількість молів фосфору, який згорів і виділив 1000 кДж теплоти:

n = q/q/mol = 1000 кДж/(-252.5 кДж/моль) ≈ -3.96 моль

Оскільки кількість молів не може бути від'ємною, то візьмемо модуль:

n = |-3.96 моль| ≈ 3.96 моль

Маса фосфору, який згорів:

m = n * M = 3.96 моль * 30.97 г/моль ≈ 122.5 г

б) За рівнянням реакції 1 моль фосфору займає 5 молів кисню. Отже, для 10 л (ну) кисню, який має молярну масу 32 г/моль, кількість молів кисню:

n(O2) = V * (ну) / M = 10 л * (1/22.4 моль/л) * (32 г/моль) ≈ 14.29 моль

Кількість молів фосфору, який згорить за цих умов:

n(P) = n(O2) / 5 ≈ 2.86 моль

Виділена теплота за цих умов:

q = ∆H * n(P) = -1010 кДж/mol * 2.86 моль ≈ -2895.4 кДж

Отже, при взаємодії фосфору з 10 л (ну) кисню виділиться близько 2895.4 кДж теплоти.

в) Теплота утворення фосфор(V) оксиду визначається за рівнянням:

∆H = (2 mol P2O5 * ∆Hf(P2O5)) - (4 mol P * ∆Hf(P))

де ∆Hf(P2O5) - теплота утворення 1 моля фосфату(V) оксиду, ∆Hf(P) - теплота утворення 1 моля фосфору.

Підставляємо відповідні значення:

-1010 кДж = (2 моль * ∆Hf(P2O5)) - (4 моль * ∆Hf(P))

∆Hf(P2O5) = 4 * ∆Hf(P) - 505 кДж/моль

Отже, теплота утворення фосфор(V) оксиду становить близько -505 кДж/моль.

Answer 2

Давайте розглянемо термохімічне рівняння горіння фосфору та відповімо на ваші питання.

Рівняння реакції горіння фосфору: \[ \mathrm{4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5 \quad \Delta H = -1010 \, кДж} \]

де \( \Delta H \) - теплота реакції.

a) Маса фосфору, який згорів:

Теплота, яка виділяється під час реакції горіння, може бути використана для визначення маси фосфору:

\[ \Delta H = q = m \cdot c \cdot \Delta T \]

де \( q \) - теплота (в даному випадку -1010 кДж), \( m \) - маса фосфору, \( c \) - теплоємність (ми припускаємо, що теплоємність фосфору - константа), \( \Delta T \) - зміна температури (припустимо, що реакція відбувається при сталій температурі).

Оскільки реакція відбувається при постійній температурі, \( \Delta T \) дорівнює нулю, і тепловий ефект рівний теплоті реакції:

\[ \Delta H = q = m \cdot c \cdot \Delta T \]

Тепер ми можемо визначити масу фосфору (\( m \)):

\[ m = \frac{\Delta H}{c \cdot \Delta T} \]

Підставляючи відомі значення, ми отримаємо масу фосфору.

b) Теплота, виділена при взаємодії фосфору з 10 л (ну) кисню:

Оскільки у нас вже є теплота реакції (\( \Delta H = -1010 \) кДж), це величина, яка визначається умовами реакції. Таким чином, відповідь на це питання вже включена у вихідні дані і дорівнює -1010 кДж.

c) Теплота утворення фосфор (V) оксиду:

Теплота утворення (\( \Delta H_f \)) - це теплота, яка виділяється або поглинається при утворенні одного молекулярного еквівалента речовини з її елементарних компонентів у стандартних станах. Для \( P_2O_5 \) це визначено так:

\[ \Delta H_f (P_2O_5) = \frac{1}{2} \Delta H_f (P_4) + \frac{5}{2} \Delta H_f (O_2) - \Delta H_f (P_2O_5) \]

де \( \Delta H_f (P_4) \), \( \Delta H_f (O_2) \) і \( \Delta H_f (P_2O_5) \) - теплоти утворення фосфору (V), кисню і фосфору (V) оксиду відповідно. Ці значення можна знайти в теплохімічних таблицях.

Розрахунковий метод і конкретні значення можуть бути різними залежно від обраних стандартів і констант, але це загальний підхід до розв'язання задачі теплохімії.