Дано:
Термохимическое уравнение реакции:
[ 2AgNO_3(TB) \rightarrow 2Ag(тв) + 2NO_2(g) + O_2(g) \quad \Delta H^\circ = -317, \text{kДж} ]
Поглощено тепла:
[ Q = 86, \text{kДж} ]
Объем выделенного оксида азота (NO₂):
[ V_{NO_2} = 5, \text{л} ]
Задача: найти объем выделившегося оксида азота (V_{NO_2}).
Шаги решения:
- Определим молярное количество NO₂ по объему
При стандартных условиях (T и P), объем 1 моль газа равен 22.4 л.
Следовательно, количество молей NO₂, выделившихся:
[
n_{NO_2} = \frac{V_{NO_2}}{22.4, \text{л}} = \frac{5, \text{л}}{22.4, \text{л/моль}} \approx 0.2232, \text{моль}
]
- Определим, сколько тепла поглотилось или выделилось в реакции
Поскольку из условия поглощено 86 кДж теплоты, а изначально в уравнении указывается, что при стандартных условиях:
- реакция с (\Delta H^\circ = -317, \text{kДж}) для 2 молей AgNO₃,
- то есть 2 моль AgNO₃ выделяют 317 кДж тепла.
Но в нашей задаче теплота поглощена (86 кДж), и вероятно, реакция идет не полностью или частично.
- Связь между молями NO₂ и выделением тепла
Поскольку в термохимическом уравнении выделяется 317 кДж для 2 моль AgNO₃, при этом выделяются 2 моля NO₂.
Отсюда:
[
\text{на 2 моль NO}_2 \text{ выделяется } 317, \text{kДж}
]
или
[
\frac{317, \text{kДж}}{2} \approx 158.5, \text{kДж} \quad \text{за 1 моль NO}_2
]
- Определение выделенной энергии на данный объем NO₂
Если при выделении 1 моль NO₂ выделяется 158.5 кДж, то для количества (n_{NO_2}):
[
Q_{выделенное} = n_{NO_2} \times 158.5, \text{kДж}
]
Аналогично, в условиях задачи указано, что поглощено 86 кДж, значит:
[
86, \text{kДж} \approx 0.543, \text{моль NO}_2
]
(так как 86 кДж / 158.5 кДж ≈ 0.543 моль).
- Рассчитаем объем выделенного NO₂
Объем 0.543 моль:
[
V_{NO_2} = n_{NO_2} \times 22.4, \text{л/моль} \approx 0.543 \times 22.4 \approx 12.18, \text{л}
]
Ответ:
Объем выделившегося оксида азота (NO₂) составляет примерно 12.2 литров.
