Реши

Задача: CH4 + H2O → 3 H2 + CO. При получении 1 м³ H2 (н.у.) конверсией метана выделилось 3068 кДж тепла. Найдите тепловой эффект реакции. Пошаговое решение 1) Определим количество молей водорода, получаемого за 1 м³ газа при нормальных условиях (н.у. = T = 0 °C, P = 1 атм). - При н.у. молярный объём газа примерно 22,4 л/моль. - 1 м³ = 1000 л → n(H2) = 1000 / 22,4 ≈ 44,64 моль. 2) Стереохимия реакции - CH4 + H2O → 3 H2 + CO - Из неё следует, что 1 моль CH4 даёт 3 моль H2. - Значит, количество среагировавшего CH4 равно n(CH4) = n(H2) / 3 ≈ 44,64 / 3 ≈ 14,88 моль. 3) Тепловой эффект (энталпия реакции) - По условию выделилось 3068 кДж тепла при получении 1 м³ H2. - Следовательно, на 14,88 моль CH4 приходятся 3068 кДж. - Тепловой эффект на 1 моль CH4: ΔHrxn = -3068 кДж / 14,88 моль ≈ -206 кДж/моль. Ответ - Тепловой эффект реакции ≈ -206 кДж на 1 моль CH4 (то есть энергия выделяется примерно 206 кДж на каждый моль метана, если считать по данному условию). - При этом суммарная энергия при реакции с 14,88 моль CH4 равна примерно -3068 кДж. Замечание - В стандартных энталпиях образование CH4 + H2O → 3 H2 + CO известно как эндотермическая реакция с ΔH° ≈ +206 кДж/моль. Разница знаков здесь обусловлена тем, что в задаче дано количество тепла, выделяемого как отрицательное значение (эту величину можно трактовать как отрицательное ΔHrxn, то есть выделение тепла). Если принять стандартную физическую трактовку, то при этой же реакции ΔHrxn ≈ +206 кДж/моль, и тепло, поглощаемое, было бы +3068 кДж для 1 м³ H2.