Данное уравнение реакции представляет собой взаимодействие метана (CH4) с водяными молекулами (H2O) при нагревании, что приводит к образованию монооксида углерода (CO) и молекулярного водорода (H2). Наша задача - рассчитать тепловой эффект этой реакции и определить, является ли она экзотермической или эндотермической.
1. Первым шагом будет запись уравнения реакции в более полной форме, чтобы учесть все фазы веществ:
CH4 (г) + H2O (г) -> CO (г) + H2 (г)
2. Затем мы включаем энергетические значения в уравнение. В данном случае, тепловой эффект может быть положительным или отрицательным, в зависимости от активации или выделения энергии при реакции. Положительное значение будет указывать на эндотермическую реакцию, в которой поглощается энергия, а отрицательное - на экзотермическую реакцию, которая выделяет энергию.
3. Учитывая данное значение, нам понадобится информация о стандартных тепловых образованиях (ΔHf) каждого вещества. Это значение представляет собой изменение энтальпии при образовании одного моля вещества из его элементарных компонентов при стандартных условиях (25 °C и 1 атм). Для данной реакции нам понадобятся следующие значения тепловых образований:
ΔHf(CH4) = -74.8 кДж/моль
ΔHf(H2O) = -241.8 кДж/моль
ΔHf(CO) = -110.5 кДж/моль
ΔHf(H2) = 0 кДж/моль (так как это элемент в свободной форме)
4. Далее рассчитываем тепловой эффект реакции, используя сумму тепловых образований продуктов минус сумму тепловых образований реагентов:
Таким образом, тепловой эффект реакции будет равен -277.5 кДж/моль. Отрицательное значение указывает на экзотермическую реакцию, что означает, что энергия выделяется в процессе реакции.
1. Первым шагом будет запись уравнения реакции в более полной форме, чтобы учесть все фазы веществ:
CH4 (г) + H2O (г) -> CO (г) + H2 (г)
2. Затем мы включаем энергетические значения в уравнение. В данном случае, тепловой эффект может быть положительным или отрицательным, в зависимости от активации или выделения энергии при реакции. Положительное значение будет указывать на эндотермическую реакцию, в которой поглощается энергия, а отрицательное - на экзотермическую реакцию, которая выделяет энергию.
3. Учитывая данное значение, нам понадобится информация о стандартных тепловых образованиях (ΔHf) каждого вещества. Это значение представляет собой изменение энтальпии при образовании одного моля вещества из его элементарных компонентов при стандартных условиях (25 °C и 1 атм). Для данной реакции нам понадобятся следующие значения тепловых образований:
ΔHf(CH4) = -74.8 кДж/моль
ΔHf(H2O) = -241.8 кДж/моль
ΔHf(CO) = -110.5 кДж/моль
ΔHf(H2) = 0 кДж/моль (так как это элемент в свободной форме)
4. Далее рассчитываем тепловой эффект реакции, используя сумму тепловых образований продуктов минус сумму тепловых образований реагентов:
ΔH = [ΣΔHf(продукты)] - [ΣΔHf(реагенты)]
ΔH = [ΔHf(CO) + ΔHf(H2)] - [ΔHf(CH4) + ΔHf(H2O)]
ΔH = (-110.5 кДж/моль + 0 кДж/моль) - (-74.8 кДж/моль + -241.8 кДж/моль)
5. Расчет теплового эффекта реакции:
ΔH = -110.5 кДж/моль - (-74.8 кДж/моль) - 241.8 кДж/моль - 0 кДж/моль
ΔH = -110.5 кДж/моль + 74.8 кДж/моль - 241.8 кДж/моль
ΔH = -277.5 кДж/моль
Таким образом, тепловой эффект реакции будет равен -277.5 кДж/моль. Отрицательное значение указывает на экзотермическую реакцию, что означает, что энергия выделяется в процессе реакции.