Каково изменение энтальпии реакции, которая произошла при смешении 22,4 литров водорода и 2,24 литров кислорода?

Для решения этой задачи нам понадобится знание термохимии и уравнения Гиббса-Гельмгольца.

Сначала нам необходимо определить, какая реакция происходит при смешении водорода и кислорода. Как мы знаем из химии, реакцией между водородом и кислородом является образование воды:

\[2H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2H_2O(l)\]

Теперь мы можем приступить к расчетам изменения энтальпии реакции. Изменение энтальпии реакции (ΔH) определяется разностью между начальной и конечной энтальпией системы.

В данном случае, система состоит из смешения водорода и кислорода. Поскольку реакция приводит к образованию воды в жидком состоянии, конечная энтальпия системы будет энтальпией образования воды.

Теперь, когда у нас есть уравнение реакции и мы знаем, что ΔH равно энтальпии образования воды, давайте рассчитаем это значение.

Энтальпия образования - это энтальпия, связанная с образованием вещества из элементарных веществ (в данном случае, воды). Стандартное значение энтальпии образования воды составляет -285,8 кДж/моль.

Для расчета изменения энтальпии реакции нам нужно знать количество веществ, участвующих в реакции. Поскольку у нас есть объемы газов, мы можем воспользоваться их стандартным состоянием, при котором объем газа равен 22,4 л при нормальных условиях.

Используя данную информацию, мы можем рассчитать количество молей водорода и кислорода:

Количество молей водорода (H2) = \(\frac{22,4}{22,4}\) = 1 моль
Количество молей кислорода (O2) = \(\frac{2,24}{22,4}\) = 0,1 моль

Теперь мы можем использовать эти значения, чтобы рассчитать изменение энтальпии реакции:

ΔH = (энтальпия образования продуктов - энтальпия образования реагентов) * (количество молей продуктов)

ΔH = (2 * -285,8 кДж/моль - 0) * 2 моль
ΔH = -571,6 кДж/моль

Теперь, когда мы знаем ΔH, мы можем сравнить его со значениями из вариантов ответов:

1. + 484 килоджоуля на моль
2. + 121 килоджоуля на моль
3. - 242 килоджоуля на моль
4. + 242 килоджоуля на моль
5. - 48 килоджоуля на моль

Из расчета видно, что изменение энтальпии реакции составляет -571,6 кДж/моль, что находится в варианте ответа 5: - 48 килоджоуля на моль.

Таким образом, правильный ответ на задачу является вариант ответа 5: - 48 килоджоуля на моль.