Question

Рассчитайте энтальпию образования N2O5(г) при T = 298 К на основании следующих данных:
2NO(г) + O2(г) = 2NO2(г), ΔH = -114.2 кДж/моль,
4NO2(г) + O2(г) = 2N2O5(г), ΔH = -110.2 кДж/моль,
N2(г) + O2(г) = 2NO(г), ΔH = 182.6 кДж/моль

Answer 1

Добрый день! Рассмотрим данный химический процесс образования N2O5(г).

Согласно данным приведенным в вопросе, у нас есть 3 реакции, связанные с данным процессом. Нашей задачей является определить энтальпию образования вещества N2O5(г) на основе этих данных.

Первым шагом будет составление целевой реакции, в которой искомое вещество N2O5(г) будет образовываться из простых веществ:
N2(г) + O2(г) → N2O5(г)

Давайте начнем с первой данной реакции:
2NO(г) + O2(г) → 2NO2(г) ΔH = -114.2 кДж/моль

Мы видим, что в целевой реакции нет сразу вещества NO2(г), поэтому нам нужно привести эту реакцию к подходящему виду. У нас есть ощущение, что если мы разделим данное уравнение напополам, то получим нужные нам вещества.
Разделим данное уравнение напополам и получим:
NO(г) + 1/2O2(г) → 1/2NO2(г) ΔH = -57.1 кДж/моль

Мы берем половину от каждого коэффициента и половину от ΔH, так как у нас получилось половинное уравнение.

Теперь перейдем ко второй данной реакции:
4NO2(г) + O2(г) → 2N2O5(г) ΔH = -110.2 кДж/моль

Мы видим, что в данной реакции вещества NO2(г) уже есть, но их коэффициенты не совпадают с целевым уравнением. Поэтому нам нужно привести данную реакцию к нужному виду.

Для этого мы можем использовать половинное уравнение, которое мы получили ранее:
2NO(г) + 1/2O2(г) → 1/2NO2(г) ΔH = -57.1 кДж/моль

У нас есть ощущение, что когда мы умножим это уравнение на 2, мы получим искомую реакцию:
4NO(г) + O2(г) → 2NO2(г)

Мы умножаем все коэффициенты в половинном уравнении на 2 и все значения ΔH тоже умножаем на 2:
2NO(г) + O2(г) → NO2(г) ΔH = -114.2 кДж/моль

Теперь у нас получилась нужная нам реакция.

Осталось только сложить все реакции, чтобы получить искомую целевую реакцию.

При выполнении реакций, в которых присутствуют обратимые реакции, можно обратить их и изменить знак ΔH.
Давайте развернем реакцию 2NO(г) + O2(г) → NO2(г) с заменой знака ΔH:
NO2(г) → 2NO(г) + O2(г) ΔH = 114.2 кДж/моль

Теперь мы можем сформулировать нужную нам целевую реакцию и записать все реакции:
N2(г) + O2(г) → 2NO(г) ΔH = 182.6 кДж/моль
NO2(г) → 2NO(г) + O2(г) ΔH = 114.2 кДж/моль
4NO(г) + O2(г) → 2NO2(г) ΔH = -114.2 кДж/моль
2NO2(г) + O2(г) → 2N2O5(г) ΔH = -110.2 кДж/моль

Теперь, чтобы получить искомое значение энтальпии образования N2O5(г), мы должны сложить энтальпии всех реакций, учитывая их коэффициенты:

N2(г) + O2(г) → 2NO(г) ΔH = 182.6 кДж/моль
2NO(г) + O2(г) → 2NO2(г) ΔH = -114.2 кДж/моль
2NO2(г) + O2(г) → 2N2O5(г) ΔH = -110.2 кДж/моль

182.6 + (-114.2) + (-110.2) = -41.8 кДж/моль

Таким образом, энтальпия образования N2O5(г) при T = 298 К равна -41.8 кДж/моль.