Какое уравнение химической реакции имеет стандартное изменение энтальпии, соответствующее стандартной энтальпии

Чтобы найти уравнение химической реакции с соответствующей стандартной энтальпией образования твердого карбоната кальция при температуре 298K, нам нужно использовать соответствующие стандартные энтальпии образования каждого компонента реакции.

Стандартная энтальпия образования (ΔHf°) - это энергия, которая выделяется или поглощается при образовании одного моля вещества при стандартных условиях (25°C и 1 атм).

Давайте рассмотрим каждый вариант задачи по очереди:

A) Когда мы сложим твердый CaO и газообразный CO2, чтобы получить твердый CaCO3, это означает, что мы проводим реакцию образования карбоната кальция. У нас есть три компонента в реакции: CaO, CO2 и CaCO3. Чтобы найти стандартное изменение энтальпии для этой реакции, мы должны вычислить разницу между суммой стандартных энтальпий образования продуктов и суммой стандартных энтальпий образования реагентов.

Уравнение реакции: CaO + CO2 -> CaCO3

Стандартная энтальпия образования CaO (\(\Delta H_f^o\)) = -635 кДж/моль
Стандартная энтальпия образования CO2 (\(\Delta H_f^o\)) = -393,5 кДж/моль
Стандартная энтальпия образования CaCO3 (\(\Delta H_f^o\)) = -1206,9 кДж/моль

Теперь найдем стандартное изменение энтальпии для этой реакции:

\(\Delta H_{rxn}^o = \sum \Delta H_f^o_{\text{{продуктов}}} - \sum \Delta H_f^o_{\text{{реагентов}}}\)
\(\Delta H_{rxn}^o = \Delta H_f^o_{CaCO3} - (\Delta H_f^o_{CaO} + \Delta H_f^o_{CO2})\)
\(\Delta H_{rxn}^o = -1206,9 - (-635 - 393,5)\)
\(\Delta H_{rxn}^o = -1206,9 + 1028,5\)
\(\Delta H_{rxn}^o = -178,4 \,кДж/моль\)

Таким образом, уравнение химической реакции имеет стандартное изменение энтальпии, равное -178,4 кДж/моль при температуре 298К.

B) В этом варианте мы слагаем твердый Ca, газообразный O2 и твердый C, чтобы получить твердый CaCO3. Эта реакция является реакцией горения угля. У нас есть три компонента в реакции: Ca, C, и CaCO3. Чтобы найти стандартное изменение энтальпии для этой реакции, мы должны вычислить разницу между суммой стандартных энтальпий образования продуктов и суммой стандартных энтальпий образования реагентов.

Уравнение реакции: Ca + C + O2 -> CaCO3

Стандартная энтальпия образования Ca (\(\Delta H_f^o\)) = 0 кДж/моль (так как это стандартное состояние элемента)
Стандартная энтальпия образования C (\(\Delta H_f^o\)) = 0 кДж/моль (так как это стандартное состояние элемента)
Стандартная энтальпия образования CaCO3 (\(\Delta H_f^o\)) = -1206,9 кДж/моль (из предыдущего варианта)

Теперь найдем стандартное изменение энтальпии для этой реакции:

\(\Delta H_{rxn}^o = \sum \Delta H_f^o_{\text{{продуктов}}} - \sum \Delta H_f^o_{\text{{реагентов}}}\)
\(\Delta H_{rxn}^o = \Delta H_f^o_{CaCO3} - (\Delta H_f^o_{Ca} + \Delta H_f^o_{C} + \Delta H_f^o_{O2})\)
\(\Delta H_{rxn}^o = -1206,9 - (0 + 0 + 0)\)
\(\Delta H_{rxn}^o = -1206,9 \,кДж/моль\)

Таким образом, уравнение химической реакции имеет стандартное изменение энтальпии, равное -1206,9 кДж/моль при температуре 298К.

C) В этом варианте мы сложим твердый Ca, газообразный O2 и газообразный CO2, чтобы получить твердый CaCO3. Эта реакция является комбинацией двух реакций: горения угля (компонент C и O2) и образования карбоната кальция (компонент Ca и CO2). У нас есть четыре компонента в реакции: Ca, O2, CO2, и CaCO3.

Уравнение реакции: 2Ca + O2 + 2CO2 -> 2CaCO3

Для нахождения стандартного изменения энтальпии этой реакции нам нужно взять во внимание стандартные энтальпии образования каждого компонента.

Стандартная энтальпия образования Ca (\(\Delta H_f^o\)) = 0 кДж/моль
Стандартная энтальпия образования O2 (\(\Delta H_f^o\)) = 0 кДж/моль
Стандартная энтальпия образования CO2 (\(\Delta H_f^o\)) = -393,5 кДж/моль
Стандартная энтальпия образования CaCO3 (\(\Delta H_f^o\)) = -1206,9 кДж/моль

Теперь найдем стандартное изменение энтальпии для этой реакции:

\(\Delta H_{rxn}^o = \sum \Delta H_f^o_{\text{{продуктов}}} - \sum \Delta H_f^o_{\text{{реагентов}}}\)
\(\Delta H_{rxn}^o = 2 \cdot \Delta H_f^o_{CaCO3} - (2 \cdot \Delta H_f^o_{Ca} + \Delta H_f^o_{O2} + 2 \cdot \Delta H_f^o_{CO2})\)
\(\Delta H_{rxn}^o = 2 \cdot (-1206,9) - (2 \cdot 0 + 0 + 2 \cdot (-393,5))\)
\(\Delta H_{rxn}^o = -2413,8 - (-787)\)
\(\Delta H_{rxn}^o = -1626,8 \,кДж/моль\)

Таким образом, уравнение химической реакции имеет стандартное изменение энтальпии, равное -1626,8 кДж/моль при температуре 298К.

Г) В этом варианте мы сложим раствор Ca(OH)2 и газообразный CO2, чтобы получить твердый CaCO3 и жидкую H2O. Эта реакция является реакцией нейтрализации. У нас есть четыре компонента в реакции: Ca(OH)2, CO2, CaCO3, и H2O. Чтобы найти стандартное изменение энтальпии для этой реакции, мы должны вычислить разницу между суммой стандартных энтальпий образования продуктов и суммой стандартных энтальпий образования реагентов.

Уравнение реакции: Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 + H2O

Стандартная энтальпия образования Ca(OH)2 (\(\Delta H_f^o\)) = -986 кДж/моль
Стандартная энтальпия образования CO2 (\(\Delta H_f^o\)) = -393,5 кДж/моль
Стандартная энтальпия образования CaCO3 (\(\Delta H_f^o\)) = -1206,9 кДж/моль
Стандартная энтальпия образования H2O (\(\Delta H_f^o\)) = -285,8 кДж/моль

Теперь найдем стандартное изменение энтальпии для этой реакции:

\(\Delta H_{rxn}^o = \sum \Delta H_f^o_{\text{{продуктов}}} - \sum \Delta H_f^o_{\text{{реагентов}}}\)
\(\Delta H_{rxn}^o = (\Delta H_f^o_{CaCO3} + \Delta H_f^o_{H2O}) - (\Delta H_f^o_{Ca(OH)2} + \Delta H_f^o_{CO2})\)
\(\Delta H_{rxn}^o = (-1206,9 + (-285,8)) - (-986 - 393,5)\)
\(\Delta H_{rxn}^o = -1492,7 - (-1379,5)\)
\(\Delta H_{rxn}^o = -113,2 \,кДж/моль\)

Таким образом, уравнение химической реакции имеет стандартное изменение энтальпии, равное -113,2 кДж/моль при температуре 298К.