Какое количество тепла выделяется при совместном действии 1 кг водорода и достаточного количества кислорода?

Наша задача состоит в определении количества тепла, которое выделяется при совместном действии 1 килограмма водорода и достаточного количества кислорода.

При таком химическом взаимодействии образуется вода. Реакция протекает согласно уравнению:

\[2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O\]

Первым шагом необходимо вычислить количество кислорода, требующееся для реакции. С учетом уравнения, мы видим, что на одну молекулу кислорода требуется две молекулы водорода. Так как масса водорода в нашей задаче составляет 1 килограмм, что соответствует молярной массе \(M(H_2) = 2 \times 1.00784 = 2.01568 \, \text{г/моль}\), то количество молекул водорода будет:

\[n(H_2) = \frac{{\text{масса водорода}}}{M(H_2)} = \frac{1000}{2.01568} \, \text{моль}\]

Так как на 1 моль кислорода требуется 2 моля водорода, то нам необходимо удвоить количество молекул водорода, чтобы определить количество молекул кислорода. Таким образом, количество молекул кислорода будет:

\[n(O_2) = 2 \times n(H_2) = 2 \times \frac{1000}{2.01568} \, \text{моль}\]

Далее мы можем использовать закон сохранения вещества, чтобы определить количество вещества воды, образующейся в результате реакции. Согласно уравнению, на каждые 2 моля водорода образуется 2 моля воды. Таким образом, количество молекул воды будет равно:

\[n(H_2O) = n(H_2) = \frac{1000}{2.01568} \, \text{моль}\]

Теперь мы можем использовать энергию образования свободной энергии Гиббса \( \Delta G_f \) для воды, чтобы определить количество тепла, освобождаемого при реакции. Значение \( \Delta G_f \) для воды равно -237,2 кДж/моль.

Используя энергию образования для воды, мы можем определить количество тепла, выделяющегося при реакции:

\[Q = \Delta G_f \times n(H_2O)\]

Подставляя численные значения, мы получаем:

\[Q = -237.2 \times \frac{1000}{2.01568} \, \text{кДж}\]

Используя калькулятор для выполнения вычислений, мы получаем:

\[Q \approx -117831.35 \, \text{кДж}\]

Таким образом, количество тепла, выделяющееся при совместном действии 1 килограмма водорода и достаточного количества кислорода, составляет приблизительно -117831.35 кДж. Обратите внимание, что знак минус указывает на то, что тепло выделяется в окружающую среду. Результат можно округлить до -117831 кДж для простоты.