Калькулятор энтальпии реакции

Результаты

Как пользоваться калькулятором энтальпии реакции

1. 1. Запишите сбалансированное уравнение с состояниями. Например, CH4(g) + 2 O2(g) -> CO2(g) + 2 H2O(l). Ставьте пробелы вокруг +, используйте (g), (l), (s) или (aq), а ионы записывайте как Na+ или SO4^2-. Можно также нажать «+ реагент» или «+ продукт» в таблице вместо ввода.
2. 2. Исправьте всё, что отмечено. Вещество, которого нет в таблице, названо по имени, а вещество, существующее в нескольких состояниях, как вода, потребует указать состояние. Если вы знаете его ΔfH°, добавьте её сами через @, как в C8H18(l)@-250.1.
3. 3. Прочитайте ΔH°rxn. Вы получите обе суммы, вклад каждого вещества и ход расчёта. Инструмент предупредит, если уравнение не сбалансировано, потому что ответ масштабируется вместе с введёнными коэффициентами.
4. 4. Запросите реальное количество. Выберите вещество и количество в молях или граммах, чтобы получить выделившуюся или поглощённую теплоту. Переключитесь в режим закона Гесса, чтобы сложить известные реакции.

Формула

ΔH°rxn = Σ n·ΔH°f(продукты) − Σ m·ΔH°f(реагенты)

ΔH°f = 0 для элемента в стандартном состоянии

ΔH(итог) = Σ (множитель × ±ΔH каждого шага)

Стандартная энтальпия образования ΔH°f — это изменение энтальпии при образовании одного моля соединения из простых веществ, каждого в наиболее устойчивой форме при 1 бар и, в этих таблицах, при 298,15 K. Поскольку сами элементы не требуют изменения для образования, их ΔH°f равна нулю: O₂(g), H₂(g), Br₂(l), графит и т. д. Коэффициент n умножает каждое значение, поэтому ответ — изменение энтальпии на моль реакции в записанном виде; удвойте все коэффициенты, и ΔH°rxn удвоится.

Пример: горение метана

Для CH₄(g) + 2 O₂(g) → CO₂(g) + 2 H₂O(l) при значениях ΔH°f −74,6 для CH₄(g), −393,5 для CO₂(g) и −285,8 кДж/моль для H₂O(l):

• Продукты: 1 × (−393,5) + 2 × (−285,8) = −965,1 кДж
• Реагенты: 1 × (−74,6) + 2 × 0 = −74,6 кДж
• ΔH°rxn = −965,1 − (−74,6) = −890,5 кДж на моль сожжённого CH₄

Знак показывает, что реакция экзотермическая. Замените H₂O(l) на H₂O(g) со значением −241,8 кДж/моль, и ответ станет −802,5 кДж: разница 88,0 кДж — это теплота конденсации двух молей водяного пара по 44,0 кДж каждый. Поэтому обозначения состояний — не украшение: уберите их, и инструмент попросит указать нужное, когда у формулы будет несколько записей.

Для реального количества выберите CH₄(g) в «Выразить теплоту для» и введите 10 г. Молярная масса 16,043 г/моль, значит, 10 г — это 0,6233 моль, а выделившаяся теплота 0,6233 × 890,5 = 555,1 кДж. Ещё пример: глюкоза, C₆H₁₂O₆(s) + 6 O₂(g) → 6 CO₂(g) + 6 H₂O(l), даёт ΔH°rxn = 6(−393,5) + 6(−285,8) − (−1273,3) = −2802,5 кДж, или около 155,6 кДж, выделяющихся на 10 г.

Закон Гесса: сложение известных реакций

Энтальпия — функция состояния, поэтому изменение энтальпии реакции одно и то же, каким бы путём она ни шла, а ΔH целевой реакции равен сумме ΔH шагов, которые в сумме дают её. Три правила покрывают все случаи: обратить реакцию и поменять знак её ΔH; умножить реакцию и умножить её ΔH на то же число; сложить результаты, сокращая вещества, которые есть в обеих частях.

Чтобы найти ΔH для C(s) + ½O₂(g) → CO(g), которую нельзя измерить чисто, потому что всегда образуется часть CO₂, сложите C(s) + O₂(g) → CO₂(g), ΔH = −393,5 кДж, с обращённой CO(g) + ½O₂(g) → CO₂(g), ΔH = −283,0 кДж. При обращении −283,0 становится +283,0, а сумма −393,5 + 283,0 = −110,5 кДж, что совпадает с табличной ΔH°f CO. В режиме закона Гесса введите ΔH каждого шага, отметьте «Обратить» у второго, и инструмент выполнит арифметику. Он складывает числа, которые вы ему дали; проверка того, что шаги действительно дают целевое уравнение, остаётся за вами.

Часто задаваемые вопросы

Какая формула энтальпии реакции по энтальпиям образования?

ΔH°rxn = Σ n·ΔH°f(продукты) − Σ m·ΔH°f(реагенты), где n и m — коэффициенты сбалансированного уравнения. Умножьте каждую ΔH°f на её коэффициент, сложите отдельно сторону продуктов и сторону реагентов и вычтите реагенты из продуктов.

Почему энтальпия образования элемента равна нулю?

Образование определено как получение соединения из элементов в их стандартных состояниях, поэтому элемент в стандартном состоянии не требует изменения для образования. O₂(g), H₂(g), Br₂(l) и графит равны нулю. Тот же элемент в другой форме — нет: алмаз имеет +1,9 кДж/моль, а озон O₃(g) — +142,7 кДж/моль.

Нужно ли умножать ΔHf на коэффициенты?

Да. Каждая ΔH°f в таблице дана на один моль, поэтому коэффициент 2 означает удвоенное значение. Итоговая ΔH°rxn относится к одному молю реакции в записанном виде, и если разделить все коэффициенты пополам, ответ тоже уменьшится вдвое.

Что означает отрицательная ΔH?

Отрицательная ΔH означает, что реакция выделяет теплоту в окружающую среду при постоянном давлении; она экзотермическая. Положительная ΔH означает, что реакция поглощает теплоту; она эндотермическая. Знак ничего не говорит о скорости, а сам по себе не определяет самопроизвольность, для которой нужна ΔG.

Почему состояние воды меняет ответ?

Жидкая и газообразная вода имеют разные энтальпии образования: −285,8 и −241,8 кДж/моль. При образовании H₂O(l) выделяется дополнительно 44,0 кДж/моль, которые даёт конденсация, поэтому одно и то же горение экзотермичнее, если вода оказывается жидкой.

Почему мой ответ немного отличается от ответа в учебнике?

Справочники приводят немного разные значения, а некоторые округляют до 0,1 или 1 кДж/моль. Проверьте, какую таблицу использует ваш курс, и, если от этого зависит оценка, введите значения из учебника через @ для каждого вещества.