Каков тепловой эффект реакции C(тв)+1/2O2(г)=СО(г), когда она происходит при постоянном давлении и при температуре

Чтобы найти тепловой эффект реакции \( \Delta H \) при данной температуре и при постоянном давлении, мы можем использовать стандартный тепловой эффект образования реактура. Предполагается, что все реакционные компоненты находятся в их стандартных состояниях.

Стандартный тепловой эффект образования (\( \Delta H_f \)) - это изменение энтальпии, происходящее при образовании 1 моля вещества из его элементов в их стандартных состояниях при стандартных условиях (давление = 1 атм, температура = 25°C).

При данной реакции, углерод (C) находится в твёрдом состоянии, кислород (O2) находится в газообразном состоянии и окись углерода (CO) также находится в газообразном состоянии.

Тепловой эффект реакции (\( \Delta H_{\text{реакции}} \)) связывает тепловой эффект образования продуктов реакции и тепловой эффект образования исходных реагентов реакции. Он может быть найден по уравнению:
\[ \Delta H_{\text{реакции}} = \sum \nu_{\text{продукты}} \cdot \Delta H_{f,\text{продукты}} - \sum \nu_{\text{реагенты}} \cdot \Delta H_{f,\text{реагенты}} \]
где \( \nu \) - коэффициенты реакции, \( \Delta H_f \) - стандартный тепловой эффект образования.

Так как данная реакция происходит при постоянном давлении, тепловой эффект реакции при постоянном давлении может быть вычислен через стандартную энтальпию изменения (\( \Delta H_{\text{изм}} \)) по следующей формуле:
\[ \Delta H = \Delta H_{\text{реакции}} + \nu \cdot R \cdot T \]
где \( R \) - газовая постоянная, \( T \) - температура в Кельвинах.

Теперь давайте найдём значения тепловых эффектов образования исходных реагентов и продуктов реакции из химических таблиц и подставим эти значения в уравнение, чтобы найти тепловой эффект реакции.

Стандартный тепловой эффект образования C твёрдого состояния:
\[ \Delta H_f(C_{\text{тв}}) = 0 \, \text{кДж/моль} \]

Стандартный тепловой эффект образования O2 газообразного состояния:
\[ \Delta H_f(O2_{\text{г}}) = 0 \, \text{кДж/моль} \]

Стандартный тепловой эффект образования СО газообразного состояния:
\[ \Delta H_f(CO_{\text{г}}) = -110.5 \, \text{кДж/моль} \]

Подставляем значения в формулу:
\[ \Delta H_{\text{реакции}} = \sum \nu_{\text{продукты}} \cdot \Delta H_{f,\text{продукты}} - \sum \nu_{\text{реагенты}} \cdot \Delta H_{f,\text{реагенты}} \]
\[ \Delta H_{\text{реакции}} = (1 \cdot \Delta H_f(CO_{\text{г}})) - (1 \cdot \Delta H_f(C_{\text{тв}}) + \frac{1}{2} \cdot \Delta H_f(O2_{\text{г}})) \]
\[ \Delta H_{\text{реакции}} = (-110.5) - (0 + \frac{1}{2} \cdot 0) \, \text{кДж/моль} \]
\[ \Delta H_{\text{реакции}} = -110.5 \, \text{кДж/моль} \]

Теперь вычислим тепловой эффект реакции при данной температуре. Переведём температуру из градусов Цельсия в Кельвины:
\[ T = 200 + 273.15 = 473.15 \, \text{К} \]

Подставляем значения в формулу:
\[ \Delta H = \Delta H_{\text{реакции}} + \nu \cdot R \cdot T \]
\[ \Delta H = -110.5 + (1 + \frac{1}{2}) \cdot 8.314 \cdot 473.15 \, \text{Дж/моль} \]
\[ \Delta H = -110.5 + 11.65 \cdot 473.15 \, \text{Дж/моль} \]
\[ \Delta H = -110.5 + 5454.05 \, \text{Дж/моль} \]
\[ \Delta H = 5343.55 \, \text{Дж/моль} \]

Таким образом, тепловой эффект реакции C(тв) + \(\frac{1}{2}\)O2(г) = СO(г) составляет 5343.55 Дж/моль при постоянном давлении и при температуре 200°C.