Question

4. При сгорании этилена выделилось 6226 кДж теплоты. Найдите обьем (н.у) вступившего в реакцию, если тепловой эффект данной реакции составляет 14​

Answer 1

Ответ:

Для решения этой задачи нам необходимо использовать закон Гесса, который утверждает, что изменение энтальпии реакции не зависит от способа, которым она происходит. То есть, если мы знаем изменение энтальпии для реакции, мы можем использовать эту информацию, чтобы найти энтальпию для других способов, которыми эта реакция может происходить.

Поэтому мы можем использовать следующую формулу, чтобы найти обьем (н.у) вступившего в реакцию:

ΔH = Q / n

где ΔH - изменение энтальпии реакции, Q - количество теплоты, выделившееся при сгорании этана, а n - количество вещества этана, участвующего в реакции.

Перепишем эту формулу, чтобы выразить n:

n = Q / ΔH

Заменим известные значения:

n = 6226 кДж / 14 кДж/моль

Вычислим:

n ≈ 445 моль

Таким образом, чтобы произошло сгорание 445 моль этана, необходимо выделить 6226 кДж теплоты. Однако, мы хотим найти обьем (н.у), то есть количество этана, измеренное в условиях нормальных условиях температуры и давления. Для этого нам необходимо использовать уравнение состояния идеального газа:

PV = nRT

где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

При н.у. температура равна 273 К, а давление равно 1 атм. Подставим эти значения и найдем V:

V = nRT / P = (445 моль) x (0.0821 л x атм / моль x К) x (273 К) / (1 атм) ≈ 10 832 л

Таким образом, объем этана, необходимого для выделения 6226 кДж теплоты при сгорании, в н.у. составляет около 10 832 л.

Answer 2

Чтобы найти объем вступившего в реакцию этилена (C2H4), необходимо воспользоваться уравнением реакции и тепловым эффектом, который указан.

Уравнение сгорания этилена выглядит следующим образом:

\[C_2H_4 + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 2H_2O.\]

Из уравнения видно, что при сгорании одного моль этилена образуется 2 моля \(CO_2\) и 2 моля \(H_2O\).

Тепловой эффект указан как 6226 кДж на моль этилена. Так как по уравнению образуется 2 моля \(CO_2\), то тепловой эффект для образования 1 моля \(CO_2\) составит \(6226 \, \text{кДж}/2 = 3113 \, \text{кДж}\).

Теперь мы знаем тепловой эффект для образования 1 моля \(CO_2\), который равен 3113 кДж.

У нас есть также тепловой эффект для всей реакции, который составляет 14 кДж. Этот тепловой эффект относится ко всей реакции, включая образование \(CO_2\) и \(H_2O\).

Теперь мы можем использовать пропорцию, чтобы найти количество молей \(CO_2\), для которого тепловой эффект равен 14 кДж:

\[\frac{14 \, \text{кДж}}{3113 \, \text{кДж/моль}} = 0.0045 \, \text{моль CO}_2.\]

Так как в уравнении реакции на один моль этилена приходится 2 моля \(CO_2\), то количество молей этилена равно \(0.0045 \, \text{моль CO}_2 \times 2 = 0.009 \, \text{моль C}_2H_4\).

Теперь, используя уравнение состояния идеального газа \(PV = nRT\), где \(P\) - давление, \(V\) - объем, \(n\) - количество молей, \(R\) - универсальная газовая постоянная, \(T\) - температура, можно выразить объем:

\[V = \frac{nRT}{P}.\]

Для нашего случая, предположим, что реакция происходит при стандартных условиях (нормальных условиях), где \(P = 1 \, \text{атм}\) и \(T = 273 \, \text{K}\). Универсальная газовая постоянная \(R \approx 0.0821 \, \text{атм} \cdot \text{л} / (\text{моль} \cdot \text{K})\).

\[V = \frac{0.009 \, \text{моль} \times 0.0821 \, \text{атм} \cdot \text{л} / (\text{моль} \cdot \text{K}) \times 273 \, \text{K}}{1 \, \text{атм}} \approx 0.197 \, \text{л}.\]

Таким образом, объем вступившего в реакцию этилена составляет примерно \(0.197 \, \text{л}\) при стандартных условиях.