Условие задачи

Тепловой эффект реакции сгорания жидкого бензола с образованием паров воды и диоксида углерода равен -3135,58 кДж. Составьте термохимическое уравнение этой реакции и вычислите теплоту образования C6H6(ж).

Решение

Ниже представлено решение задачи по термохимии.

1. Определим уравнение реакции сгорания жидкого бензола. При сгорании бензола (C₆H₆(ж)) образуются диоксид углерода (CO₂(г)) и вода в парообразном виде (H₂O(г)). Составим уравнение:

C₆H₆(ж) + (15⁄2) O₂(г) → 6 CO₂(г) + 3 H₂O(г)

Это уравнение можно также записать, умножив все коэффициенты на 2, чтобы избавиться от дроби:

2 C₆H₆(ж) + 15 O₂(г) → 12 CO₂(г) + 6 H₂O(г)

При этом данный процесс характеризуется тепловым эффектом реакции ΔH₍ₛₚₐₙ₎ = –3135,58 кДж (на моль бензола).

2. Применим закон Гесса. По определению, стандартная теплота реакции находится по формуле:

ΔH₍реакции₎ = Σ ν·ΔHf(продукты) – Σ ν·ΔHf(реагенты)

Для реакции сгорания бензола учитываем, что теплотами образования для простых веществ (O₂(г)) принято равными нулю. Пусть ΔHf[C O₂(г)] = –393,5 кДж/моль и ΔHf[H₂O(г)] = –241,8 кДж/моль. Тогда для реакции сгорания одного моля бензола получаем:

ΔH₍реакции₎ = [6·(–393,5) + 3·(–241,8)] – ΔHf[C₆H₆(ж)]

Подставляем числовые значения:

–3135,58 = [–2361 – 725,4] – ΔHf[C₆H₆(ж)]
–3135,58 = –3086,4 – ΔHf[C₆H₆(ж)]

Отсюда находим теплоту образования бензола:

ΔHf[C₆H₆(ж)] = –3086,4 – (–3135,58) = –3086,4 + 3135,58 = +49,18 кДж/моль

3. Итог:

• Термохимическое уравнение реакции сгорания бензола:
C₆H₆(ж) + (15⁄2) O₂(г) → 6 CO₂(г) + 3 H₂O(г), ΔH = –3135,58 кДж.

• Теплота образования бензола:
ΔHf[C₆H₆(ж)] = +49,18 кДж/моль.

Таким образом, задача относится к разделу термохимии, и ответ получен с использованием закона Гесса и стандартных табличных значений теплоты образования.