Условие задачи

Тепловой эффект какой реакции равен теплоте образования NO? Вычислите теплоту образования NO, исходя из следующих термохимических уравнений:4NH3(г) + 5O2(г) = 4NO(г) + 6H2O(ж); ΔH = -1168,80 кДж.4NH3(г) + 3O2(г) = 2N2(г) + 6H2O(ж); ΔH = -1530,28 кДж.

Решение

Нам дана задача по термохимии. Нужно найти теплоту образования оксида азота (NO), то есть энергию, которая выделяется/поглощается при реакции

(½)N₂(г) + (½)O₂(г) → NO(г).

Для этого приведены два термохимических уравнения:

(1) 4NH₃(г) + 5O₂(г) → 4NO(г) + 6H₂O(ж); ΔH = –1168,80 кДж
(2) 4NH₃(г) + 3O₂(г) → 2N₂(г) + 6H₂O(ж); ΔH = –1530,28 кДж

Мы будем использовать закон Гесса, который гласит, что энтальпия реакции равна разности энтальпий образования продуктов и реагирующих веществ.

Шаг 1. Выразим термохимические уравнения через теплоты образования веществ. Напомним, что стандартным состоянием элементов (N₂, O₂) считается «нулевая» теплота образования.

Для реакции (1):
ΔH₁ = 4ΔH_f(NO) + 6ΔH_f(H₂O) – [4ΔH_f(NH₃) + 5·0].

Для реакции (2):
ΔH₂ = 2ΔH_f(N₂) + 6ΔH_f(H₂O) – [4ΔH_f(NH₃) + 3·0]
= 6ΔH_f(H₂O) – 4ΔH_f(NH₃) (так как ΔH_f(N₂) = 0).

Шаг 2. Вычтем уравнение (2) из (1). Так поймём разницу, в которой исчезнут слагаемые с NH₃ и H₂O:

ΔH₁ – ΔH₂ = [4ΔH_f(NO) + 6ΔH_f(H₂O) – 4ΔH_f(NH₃)] – [6ΔH_f(H₂O) – 4ΔH_f(NH₃)]
= 4ΔH_f(NO).

Подставим численные значения:
(–1168,80 кДж) – (–1530,28 кДж) = 361,48 кДж
откуда 4ΔH_f(NO) = 361,48 кДж
⇒ ΔH_f(NO) = 361,48 кДж ÷ 4 = 90,37 кДж/моль.

Шаг 3. Интерпретация полученного результата. Полученное значение ΔH_f(NO) = +90,37 кДж/моль – это теплота образования NO для реакции

(½)N₂(г) + (½)O₂(г) → NO(г).

Таким образом, тепловой эффект реакции образования оксида азота (NO) из стандартных элементов равен +90,37 кДж/моль.

Ответ:
Реакция (½)N₂(г) + (½)O₂(г) → NO(г) имеет тепловой эффект ΔH = +90,37 кДж/моль, что и является теплотой образования NO.