Определить тепловой эффект реакции образования бензола из ацетилена по уравнению 3С2Н2 = С6Н6 при 348 К, зная, что при 290 К тепловой эффект равен -547,27 кДж/моль, а средние мольные изобарные теплоемкости ацетилена и бензола в этом интервале температур соответственно равны С_(р(ац.)) = 43,64 Дж/(К*моль), С_(р(бенз.)) = 133,89 Дж/(К*моль).
Выразим тепловой эффект реакции образования бензола из ацетилена через тепловые эффекты образования ацетилена и бензола:
тепловой эффект реакции = тепловой эффект образования бензола - тепловой эффект образования ацетилена
Тепловой эффект образования ацетилена при температуре 290 К равен -547,27 кДж/моль.
Теперь нам нужно определить изменение теплового эффекта в интервале температур от 290 К до 348 К. Мы можем использовать формулу:
ΔH = ∫CpdT
где ΔH - изменение теплового эффекта, Cp - мольная изобарная теплоемкость, dT - изменение температуры.
Сначала определим изменение температуры:
ΔT = Т конечная – Т начальная
ΔT = 348 К – 290 К
ΔT = 58 К
Теперь вычислим изменение теплового эффекта для ацетилена:
ΔHац = ∫Cp(ац) dT
ΔHац = Ср(ац) * ΔТ
ΔHац = (43,64 Дж/(К*моль)) * (58 К)
ΔHац = 2532,72 Дж/моль
Аналогично, вычислим изменение теплового эффекта для бензола:
ΔHбенз = ∫Cp(бенз) dT
ΔHбенз = Ср(бенз) * ΔТ
ΔHбенз = (133,89 Дж/(К*моль)) * (58 К)
ΔHбенз = 7760,62 Дж/моль
Теперь, зная изменение теплового эффекта для ацетилена (-547,27 кДж/моль) и изменение теплового эффекта для бензола (7760,62 Дж/моль), мы можем определить тепловой эффект реакции образования бензола из ацетилена.
Тепловой эффект реакции = ΔHбенз - ΔHац
Тепловой эффект реакции = (7760,62 Дж/моль) - (-547,27 кДж/моль)
Переведем -547,27 кДж/моль в Дж/моль, учитывая, что 1 кДж = 1000 Дж:
Тепловой эффект реакции = (7760,62 Дж/моль) - (-547,27 кДж/моль)
Тепловой эффект реакции = 7760,62 Дж/моль + (-547,27 * 1000) Дж/моль
Тепловой эффект реакции = 7760,62 Дж/моль - 547270 Дж/моль
Тепловой эффект реакции = -539509,38 Дж/моль
Таким образом, тепловой эффект реакции образования бензола из ацетилена при 348 К равен -539509,38 Дж/моль.