На основании тепловых эффектов нижеприведённых процессов: Чему равны теплота образования оксида азота (II) и теплота его разложения на простые вещества? Приведите фамилии ученых,…
На основании тепловых эффектов нижеприведённых процессов: Чему равны теплота образования оксида азота (II) и теплота его разложения на простые вещества? Приведите фамилии ученых, сформулировавших законы, которые лежат в основе Вашего решения.
Задача по термохимии. Разберёмся пошагово.
Данные и понятия
- Со стандартным состоянием на 298 К: ΔH° formation NO(g) = +90.29 кДж/моль.
- Закон Гесса (Hess’s law): тепловой эффект любой реакции равен сумме тепловых эффектов её путей; обратная реакция имеет противоположный знак. Это следствие того, что энталпия — это состояние (state function).
- Первый закон термодинамики (закон сохранения энергии) как фоновый принцип, на котором базируются концепции энтальпии и тепловых эффектов.
- Теплота образования оксида азота (II) (NO)
- Стандартная реакция образования NO из элементов: 1/2 N2(g) + 1/2 O2(g) → NO(g), ΔH° = ?
- По данным ΔH°f(NO) = +90.29 кДж/моль, следовательно: ΔH° образования NO = +90.3 кДж/моль (приближённо, до двух значащих цифр).
- Теплота разложения NO на простые вещества
Разложение NO на элементы (то же самое заболевание, но обратное): NO(g) → 1/2 N2(g) + 1/2 O2(g)
По закону Гесса это просто обратная реакция к образованию, значит знак противоположен: ΔH° разложения NO = -90.3 кДж/моль.
Если же писать разложение для двух молекул NO одновременно: 2 NO(g) → N2(g) + O2(g) ΔH° = -180.6 кДж (то есть в два раза больше по абсолютной величине).
Итоговые значения
- Теплота образования NO: ΔH°f(NO) ≈ +90.3 кДж/моль.
- Теплота разложения NO на простые вещества (на одну молекулу NO): ΔH° разложения ≈ -90.3 кДж/моль. (Для реакции 2 NO → N2 + O2: ΔH° ≈ -180.6 кДж.)
Источники законов (для задания “приведите фамилии учёных”)
- Закон Гесса: Germain Henri Hess (Герман Генрих Гесс).
- Закон сохранения энергии / первый закон термодинамики: в истории работ над законом учаяли множество учёных, в частности Julius Robert von Mayer и James Prescott Joule; этот закон в современной формулировке обеспечивает концепцию того, что энтальпия — функция состояния и суммарный тепловой эффект не зависит от пути реакции.
- В рамках школьной термохимии часто также упоминают, что энтальпия образования — это конкретная реализация закона Гесса для образования вещества из элементов.
Если нужно, могу привести короткий пример расчёта по формуле ΔH°rxn = ΣΔH°f(продукты) − ΣΔH°f(реагенты) с конкретной записью реакции.
