🔥 Термохімія · 5 задач

Термохімія: розв'язані задачі

Закон Гесса, ΔH°, ентальпія утворення, горіння, теплота розчинення — покроковий розбір

Задача 1
Закон Гесса: ентальпія реакції CO₂ + H₂O
Умова. Знайдіть ΔH° реакції: C(граф.) + H₂O(г) → CO(г) + H₂(г)
Дано: (1) C + O₂ → CO₂; ΔH₁° = −393.5 кДж/моль
(2) CO + ½O₂ → CO₂; ΔH₂° = −283.0 кДж/моль
(3) H₂ + ½O₂ → H₂O(г); ΔH₃° = −241.8 кДж/моль
1
Цільова реакція = (1) − (2) − (−(3)). Складаємо за законом Гесса:
2
Рівняння (1): C + O₂ → CO₂  (ΔH₁ = −393.5)
3
Перевертаємо (2): CO₂ → CO + ½O₂  (ΔH = +283.0)
4
Перевертаємо (3): H₂O(г) → H₂ + ½O₂  (ΔH = +241.8)
5
Додаємо: скорочуємо O₂ і CO₂
ΔH°_реакц. = −393.5 + 283.0 + 241.8 = +131.3 кДж/моль
ВідповідьΔH° = +131.3 кДж/моль (ендотермічна реакція — «водяний газ», використ. у промисловості)
Задача 2
Ентальпія горіння метану CH₄
Умова. Розрахуйте ΔH° горіння метану: CH₄(г) + 2O₂(г) → CO₂(г) + 2H₂O(г)
Стандартні ентальпії утворення: ΔH°f(CH₄,г)=−74.8 кДж/моль; ΔH°f(CO₂,г)=−393.5; ΔH°f(H₂O,г)=−241.8; ΔH°f(O₂)=0
1
Закон Гесса через ентальпії утворення:
ΔH°_реакц. = Σ ΔH°f(продуктів) − Σ ΔH°f(реагентів)
2
Продукти: CO₂(г) + 2H₂O(г):
Σ продукти = (−393.5) + 2×(−241.8) = −393.5 − 483.6 = −877.1 кДж
3
Реагенти: CH₄ + 2O₂:
Σ реагенти = (−74.8) + 2×0 = −74.8 кДж
4
ΔH° = −877.1 − (−74.8) = −877.1 + 74.8
ВідповідьΔH°_зг(CH₄, H₂O газ) = −802.3 кДж/моль.  Якщо H₂O рідка: ΔH° ≈ −890.3 кДж/моль (додатково 2×44=88 кДж конденсації)
Задача 3
Ентальпія утворення з ентальпій горіння
Умова. Знайдіть ΔH°f(C₂H₅OH(р)) — рідкого етанолу.
ΔH°_зг(C₂H₅OH,р) = −1366.8 кДж/моль; ΔH°_зг(C,г) = −393.5; ΔH°_зг(H₂,г) = −285.8 кДж/моль (H₂O рідка)
1
Реакція утворення: 2С + 3H₂ + ½O₂ → C₂H₅OH(р)
2
Закон Гесса через горіння: ΔH°f = Σ[ΔH°_зг(елементів)] − ΔH°_зг(речовини)
ΔH°f = [2×(−393.5) + 3×(−285.8)] − (−1366.8)
3
Підставляємо:
= [−787.0 + (−857.4)] − (−1366.8) = −1644.4 + 1366.8
ВідповідьΔH°f(C₂H₅OH,р) = −277.6 кДж/моль  (Табличне значення: −277.7 кДж/моль ✓)
Задача 4
Адіабатна температура горіння
Умова. Зóна горіння стехіометричної суміші CH₄/повітря, T_початк.=25°C. Знайдіть T_адіабат (температуру продуктів при адіабатному горінні).
ΔH°_зг(CH₄)=−802 кДж/моль (H₂O пар). Молярні теплоємності: Cₚ(CO₂)=37.1; Cₚ(H₂O,г)=33.6; Cₚ(N₂)=29.1 Дж/(моль·К). Повітря: 1 моль CH₄ + 2 O₂ + 2×3.76 N₂ = 2CO₂ + 2H₂O + 7.52N₂
1
Q = |ΔH°| = 802 000 Дж
2
Загальна теплоємність продуктів:
Σ n_i·Cₚ_i = 2×37.1 + 2×33.6 + 7.52×29.1 = 74.2 + 67.2 + 218.8 = 360.2 Дж/К
3
T_ad = T₀ + Q / (Σ n_i·Cₚ_i)
T_ad = 298 + 802000 / 360.2 ≈ 298 + 2227 = 2525 К ≈ 2252 °C
ВідповідьT_адіаб ≈ 2250 °C (Табличне для CH₄/повітря: ~2230 °C ✓). Реальна ~1800°C через теплопотрати та дисоціацію.
Задача 5
Теплота розчинення: NaOH у воді
Умова. 4.00 г NaOH (M=40 г/моль) розчинили у 100 г H₂O (c=4.184 Дж/(г·К)). Температура зросла з 22.0°C до 28.7°C. Знайдіть мольну ентальпію розчинення ΔH_розч.
1
n(NaOH) = m/M = 4.00/40 = 0.100 моль
2
Q_розч = −Q_розчинника (екзотермічна → розчин нагрівся)
Q = m_розч × c × ΔT = 104 × 4.184 × (28.7 − 22.0) = 104 × 4.184 × 6.7
3
Q = 104 × 4.184 × 6.7 = 2916 Дж = 2.916 кДж
4
ΔH_розч = −Q / n (ΔH від'ємна, бо виділяється теплота)
ΔH_розч = −2916 / 0.100 = −29160 Дж/моль = −29.2 кДж/моль
ВідповідьΔH_розч(NaOH) = −29.2 кДж/моль  (табличне −44.5 кДж/моль; різниця через ігнорування теплоємності NaOH)
🔥 Тренажер: Термохімія 📋 Шпаргалка: Хімія 📖 Закон Гесса на практиці 📘 Курс: Загальна хімія

Методика розв'язання

Ця сторінка містить докладно розв'язані задачі з покроковими поясненнями. Мета — показати не лише відповідь, а сформувати розуміння методу, яке можна перенести на аналогічні задачі.

Термодинаміка пояснює теплові процеси і визначає ефективність енергетичних систем.

Як вчитися на прикладах

Перед переглядом розв'язку спробуйте вирішити задачу самостійно. Якщо застрягли — зверніться до першого кроку, потім знову спробуйте самі. Пояснюйте кожен крок уголос — це радикально покращує засвоєння.

Часті запитання (FAQ)

Які методи розв'язання задач з термохімія демонструються на цій сторінці?
Сторінка демонструє стандартні та нестандартні методи розв'язання задач з 'Термохімія': аналітичні підходи, числові методи та графічні інтерпретації. Кожен крок супроводжується поясненням логіки.
Якого рівня складності задачі з термохімія представлені?
Представлені задачі охоплюють рівні: типові задачі з підручників (базовий), задачі підвищеної складності (середній) та нетипові варіанти (просунутий). Кожна задача чітко позначена за рівнем.
Як вчитися на розв'язаних задачах з термохімія найефективніше?
Ефективна техніка: прочитайте умову → спробуйте розв'язати самостійно → порівняйте з розв'язком → якщо помилилися, проаналізуйте де саме → через 2–3 дні повторіть задачу без підказок. Це формує стійкі навички.
Чи є в розв'язках покрокові пояснення всіх перетворень?
Так, кожен розв'язок термохімія містить детальні покрокові пояснення: записується перетворення, обґрунтовується його правомірність, вказуються використані теореми та формули. Підхід 'показати думку', а не лише відповідь.
Як ці задачі з термохімія допомагають при підготовці до контрольних та іспитів?
Розв'язані задачі з 'Термохімія' покривають типові варіанти університетських контрольних і іспитних завдань. Після їх опрацювання ви будете впізнавати тип задачі та одразу знати метод — це вирішальна перевага на іспиті.

🔗 Також за темою

🧮 Калькулятор термохімії 💪 Тренажер: Термохімія