Сравнение теплоты сгорания 1 г веществ
Сравните количество теплоты, которое выделяется при сгорании навесок магния, алюминия, железа, фосфора и графита массой 1 г на основании термохимических уравнений горения данных веществ: 2Mg(тв.) + O2(г.) = 2MgO(тв.) + 1203,6 кДж; 4Al(тв.) + 3O2(г.) = 2Al2O3(тв.) + 3352 кДж; 3Fe(тв.) + 2O2(г.) = Fe3O4(тв.) + 1117,1 кДж; 4P(тв.) + 5O2(г.) = 2P2O5(тв.) + 3010 кДж; C(тв.) + O2(г.) = CO2(г.) + 393,5 кДж. В каком случае теплоты выделится больше? Ответ подтвердите расчетами.
Дано
`m(Mg) = m(Al) = m(Fe) = m(P) = m(C) = 1 text{ г}`
Найти
Сравнить количество теплоты.
Определить вещество с наибольшей теплотой сгорания.
Решение
Рассчитаем количество теплоты, выделяющееся при сгорании 1 г каждого вещества.
Магний
`2Mg_((тв.)) + O_(2(г.)) = 2MgO_((тв.)) + 1203.6 text{ кДж}`
`n(Mg) = (m(Mg))/(M(Mg)) = 1/24 = 0.04167 text{ моль}`
По уравнению реакции, при сгорании 2 моль магния выделяется 1203.6 кДж теплоты. Составим пропорцию:
`{:(2 text{ моль } Mg, — ,1203.6 text{ кДж}),(0.04167 text{ моль } Mg, — ,Q(Mg)):}`
`Q(Mg) = (0.04167*1203.6)/2 = 25.08 text{ кДж}`
Алюминий
`4Al_((тв.)) + 3O_(2(г.)) = 2Al_2O_(3(тв.)) + 3352 text{ кДж}`
`n(Al) = (m(Al))/(M(Al)) = 1/27 = 0.03704 text{ моль}`
По уравнению реакции, при сгорании 4 моль алюминия выделяется 3352 кДж теплоты. Составим пропорцию:
`{:(4 text{ моль } Al, — ,3352 text{ кДж}),(0.03704 text{ моль } Al, — ,Q(Al)):}`
`Q(Al) = (0.03704*3352)/4 = 31.04 text{ кДж}`
Железо
`3Fe_((тв.)) + 2O_(2(г.)) = Fe_3O_(4(тв.)) + 1117.1 text{ кДж}`
`n(Fe) = (m(Fe))/(M(Fe)) = 1/56 = 0.01786 text{ моль}`
По уравнению реакции, при сгорании 3 моль железа выделяется 1117.1 кДж теплоты. Составим пропорцию:
`{:(3 text{ моль } Fe, — ,1117.1 text{ кДж}),(0.01786 text{ моль } Fe, — ,Q(Fe)):}`
`Q(Fe) = (0.01786*1117.1)/3 = 6.651 text{ кДж}`
Фосфор
`4P_((тв.)) + 5O_(2(г.)) = 2P_2O_(5(тв.)) + 3010 text{ кДж}`
`n(P) = (m(P))/(M(P)) = 1/31 = 0.03226 text{ моль}`
По уравнению реакции, при сгорании 4 моль фосфора выделяется 3010 кДж теплоты. Составим пропорцию:
`{:(4 text{ моль } P, — ,3010 text{ кДж}),(0.01786 text{ моль } P, — ,Q(P)):}`
`Q(P) = (0.03226*3010)/4 = 24.28 text{ кДж}`
Углерод (графит)
`C_((тв.)) + O_(2(г.)) = CO_(2(г.)) + 393.5 text{ кДж}`
`n(C) = (m(C))/(M(C)) = 1/12 = 0.08333 text{ моль}`
По уравнению реакции, при сгорании 1 моль углерода выделяется 393.5 кДж теплоты. Составим пропорцию:
`{:(4 text{ моль } C, — ,3010 text{ кДж}),(0.01786 text{ моль } C, — ,Q(C)):}`
`Q(C) = (0.08333*393.5)/1 = 32.79 text{ кДж}`
Сравнение
`Q(C) > Q(Al) > Q(Mg) > Q(P) > Q(Fe)`
Ответ
`Q(C) > Q(Al) > Q(Mg) > Q(P) > Q(Fe)`
Наибольшее количество теплоты выделяется при сгорании 1 г углерода (графита).