Номер 8, страница 110 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

8. Реакция изомеризации n-пентана (газ) в 2-метилбутан (газ) протекает с выделением 7,1 кДж/моль теплоты. Составьте термохимическое уравнение реакции. Рассчитайте количество пентана, вступившего в реакцию, если известно, что в ходе эксперимента выделилось 2,0 кДж теплоты.

Термохимическое уравнение реакции: $C_5H_{12}(\text{газ}) \rightarrow C_5H_{12}(\text{газ}); \Delta H = -7,1 \text{ кДж/моль}$

Количество пентана, вступившего в реакцию: $n = \frac{\text{Выделившаяся теплота}}{\text{Молярная теплота}} = \frac{2,0 \text{ кДж}}{7,1 \text{ кДж/моль}}$

Составление термохимического уравнения реакции

Реакция изомеризации — это процесс превращения вещества в его изомер. В данном случае н-пентан превращается в 2-метилбутан. Химическая формула обоих соединений одинакова: $C_5H_{12}$.

Реакция является экзотермической, так как по условию протекает с выделением теплоты. Тепловой эффект ($Q$) для экзотермических реакций записывается со знаком плюс, а изменение энтальпии ($ΔH$) — со знаком минус ($ΔH = -Q$).

Следовательно, для реакции изомеризации 1 моль н-пентана тепловой эффект $Q = +7,1$ кДж, а изменение энтальпии $ΔH = -7,1$ кДж.

Термохимическое уравнение реакции можно записать, указав тепловой эффект в правой части уравнения или приведя значение изменения энтальпии.

Ответ: Термохимическое уравнение реакции изомеризации н-пентана:

$C_5H_{12(\text{г})} \text{ (н-пентан)} \rightarrow C_5H_{12(\text{г})} \text{ (2-метилбутан)} + 7,1 \text{ кДж}$

или в виде

$C_5H_{12(\text{г})} \text{ (н-пентан)} \rightarrow C_5H_{12(\text{г})} \text{ (2-метилбутан)}; \Delta H = -7,1 \text{ кДж}$

Расчет количества пентана, вступившего в реакцию

Дано:

Тепловой эффект реакции на 1 моль пентана: $Q_{\text{моль}} = 7,1 \text{ кДж/моль}$

Теплота, выделившаяся в ходе эксперимента: $Q_{\text{эксп}} = 2,0 \text{ кДж}$

$Q_{\text{моль}} = 7,1 \times 10^3 \text{ Дж/моль}$

$Q_{\text{эксп}} = 2,0 \times 10^3 \text{ Дж}$

Найти:

Количество вещества н-пентана, $n(C_5H_{12}) - ?$

Решение:

Из термохимического уравнения известно, что при изомеризации 1 моль н-пентана выделяется 7,1 кДж теплоты. Мы можем составить пропорцию для нахождения количества вещества ($n$), которое прореагировало, если выделилось 2,0 кДж теплоты:

При реакции 1 моль $C_5H_{12}$ — выделяется 7,1 кДж теплоты.

При реакции $n$ моль $C_5H_{12}$ — выделяется 2,0 кДж теплоты.

Математически это можно выразить следующей формулой:

$n(C_5H_{12}) = \frac{Q_{\text{эксп}}}{Q_{\text{моль}}}$

Подставим значения и рассчитаем:

$n(C_5H_{12}) = \frac{2,0 \text{ кДж}}{7,1 \text{ кДж/моль}} \approx 0,28169 \text{ моль}$

В исходных данных значения приведены с двумя значащими цифрами (2,0 и 7,1), поэтому результат следует округлить до двух значащих цифр.

$n(C_5H_{12}) \approx 0,28 \text{ моль}$

Ответ: количество пентана, вступившего в реакцию, составляет 0,28 моль.