Сколько теплоты выделится при полном сгорании 1 моля ацетилена?

Ацетилен – это высокоэнергетический углеводород, который активно используется в различных промышленных процессах. При его сгорании выделяется большое количество теплоты, что делает его привлекательным для применения в качестве источника энергии. Но сколько именно теплоты выделяется при израсходовании 1 моля ацетилена?

Для ответа на данный вопрос необходимо рассмотреть химическую реакцию сгорания ацетилена. При этом происходит окислительно-восстановительное взаимодействие с кислородом, в результате которого образуются углекислый газ и вода:

2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O

Энергия, которая выделяется или поглощается при прохождении данной реакции, называется энтальпией реакции. Чтобы вычислить теплоту, необходимую для сгорания 1 моля ацетилена, необходимо знать энтальпию образования всех веществ, участвующих в реакции.

Количественная оценка выделения теплоты при полном сгорании 1 моля ацетилена

При полном сгорании 1 моля ацетилена (C₂H₂) выделяется значительное количество теплоты. Это происходит в результате реакции ацетилена с кислородом:

C₂H₂ + (5/2)O₂ -> 2CO₂ + H₂O

Уравнение реакции показывает, что 1 моль ацетилена реагирует с (5/2) молями кислорода и образует 2 моля CO₂ и 1 моль воды.

При полном сгорании 1 моля ацетилена выделяется 1250 кДж теплоты. Это значение можно получить с помощью расчета по стандартным энтальпиям образования:

ΔH_{реакции} = 2ΔH_CO2 + ΔH_Н2О — ΔH_С2Н2 — (5/2)ΔH_O2

где ΔH_{реакции} — энтальпия реакции сгорания, ΔH_CO2 — энтальпия образования CO₂, ΔH_Н2О — энтальпия образования воды, ΔH_С2Н2 — энтальпия образования ацетилена, ΔH_O2 — энтальпия образования кислорода.

По данным термохимических таблиц, энтальпии образования CO₂, Н₂O, С₂H₂ и O₂ равны -394 кДж/моль, -242 кДж/моль, 227 кДж/моль и 0 кДж/моль соответственно.

Подставляя значения в уравнение, получаем:

ΔH_{реакции} = 2*(-394) + (-242) — 227 — (5/2)*0 = -1250 кДж/моль.

Таким образом, при полном сгорании 1 моля ацетилена выделяется 1250 кДж теплоты.

Тепловой эффект реакции полного сгорания ацетилена

Следующее уравнение реакции полного сгорания ацетилена демонстрирует тепловой эффект:

2 C₂H₂ + 5 O₂ -> 4 CO₂ + 2 H₂O + Q

В данной реакции образуется 4 моля CO₂ и 2 моля H₂O. Тепловой эффект Q, который соответствует выделившейся теплоте, определяется в ходе реакции.

Определение точного значения теплоты, выделившейся при полном сгорании 1 моля ацетилена, требует проведения эксперимента и использования калориметра.

Однако типичное значение теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 моля ацетилена, составляет около -1300 кДж/моль.

Таким образом, полное сгорание ацетилена является энергетически выгодной реакцией и может использоваться для выделения теплоты или привода двигателей внутреннего сгорания, например, в автомобилях или в других технических устройствах.

Расчет количества выделяющейся теплоты при сгорании 1 моля ацетилена

Определение количества выделяющейся теплоты при сгорании 1 моля ацетилена можно выполнить с использованием данных о реакции сгорания:

Согласно уравнению реакции сгорания ацетилена:

C₂H_2(g) + 2O_2(g) → 2CO_2(g) + H₂O(l)

Суммарная изменение энтальпии реакции рассчитывается по формуле:

ΔH⁰ = Σ(ΔH_образ. продуктов) — Σ(ΔH_образ. реагентов)

В нашем случае:

ΔH⁰ = [2 * ΔH_образ.(CO_2(g))] + ΔH_образ.(H₂O(l)

— [ΔH_образ.(C₂H_2(g)) + 2 * ΔH_образ.(O_2(g))]

Подставляя значения в таблицу, получаем:

ΔH⁰ = 2 * (-393.5) + (-285.8) — [226.7 + 2 * 0]

ΔH⁰ = -785.8 кДж/моль

Таким образом, при сгорании 1 моля ацетилена выделяется 785.8 кДж теплоты.