Рассчитайте тепловой эффект реакции горения газообразного вещества C2H2. Экзе- или эндотермична эта реакция?

Данная последовательность реакций представляет собой серию превращений углеводородов. Давайте рассмотрим каждую реакцию по отдельности: 1. CH4 (метан) претерпевает реакцию деятельным металлом, например, никелем, при повышенной температуре, что приводит к образованию C2H2 (ацетилен): CH4 → C2H2 + 2H2 2. C2H2 (ацетилен) может быть гидрировано, то есть присоединено молекулы водорода (H2), при наличии катализатора, например, палладия, что приводит к образованию C2H6 (этана): C2H2 + 2H2 → C2H6 3. C2H6 (этан) может быть хлорировано, то есть присоединено молекулы хлора (Cl2), при наличии ультрафиолетового излучения, что приводит к образованию C2H5Cl (хлорэтана): C2H6 + Cl2 → C2H5Cl + HCl 4. C2H5Cl (хлорэтан) может претерпеть замещение хлора (Cl) на группу метила (CH3), при наличии нуклеофила, например, гидроксида натрия (NaOH), что приводит к образованию C2H5OH (этанола): C2H5Cl + NaOH → C2H5OH + NaCl 5. C2H5OH (этанол) может быть дегидрировано, то есть удалена молекула воды (H2O), при наличии катализатора, например, алюминия, что приводит к образованию C2H4 (этилена): C2H5OH → C2H4 + H2O 6. C2H4 (этилен) может быть гидрировано, то есть присоединено молекулы водорода (H2), при наличии катализатора, например, палладия, что приводит к образованию C2H6 (этана): C2H4 + H2 → C2H6 7. C2H6 (этан) может быть окислено, то есть присоединена молекула кислорода (O2), при наличии катализатора, например, платины, что приводит к образованию CO2 (углекислого газа) и H2O (воды): C2H6 + 7/2O2 → 2CO2 + 3H2O Таким образом, последовательность реакций будет выглядеть следующим образом: CH4 → C2H2 → C2H6 → C2H5Cl → C2H5OH → C2H4 → C2H6 → CO2 + H2O

Для решения этой задачи необходимо знать химическую реакцию между этанолом (C2H5OH) и калием (K). В результате реакции образуется водород (H2) и соответствующие продукты. Уравнение реакции выглядит следующим образом: C2H5OH + K → C2H5OK + H2 Из уравнения видно, что для образования 1 молекулы водорода требуется 1 молекула этанола. Молярная масса этанола (C2H5OH) составляет примерно 46 г/моль, а молярная масса водорода (H2) равна примерно 2 г/моль. Теперь мы можем рассчитать количество молекул водорода, которое образуется при реакции: Масса этанола: 15 г Масса калия: 3 г Молярная масса этанола (C2H5OH): 46 г/моль Молярная масса водорода (H2): 2 г/моль Количество молекул этанола: масса этанола / молярная масса этанола Количество молекул водорода: количество молекул этанола Количество молекул этанола = 15 г / 46 г/моль ≈ 0,33 моль Количество молекул водорода = 0,33 моль Теперь мы можем рассчитать объем водорода, используя идеальный газовый закон: V = n * Vm где V - объем газа, n - количество молекул газа, Vm - молярный объем газа при стандартных условиях (22,4 л/моль). Объем водорода = количество молекул водорода * молярный объем водорода Объем водорода = 0,33 моль * 22,4 л/моль ≈ 7,39 л Таким образом, при взаимодействии 15 г этанола с 3 г калия образуется примерно 7,39 л водорода.

Для приготовления гидроксида никеля с массовой долей 10%, мы можем использовать реакцию между никелевым хлоридом (NiCl2) и гидроксидом натрия (NaOH). Уравнение реакции выглядит следующим образом: NiCl2 + 2NaOH → Ni(OH)2 + 2NaCl Молярная масса никелевого хлорида (NiCl2) составляет около 129 г/моль, а молярная масса гидроксида никеля (Ni(OH)2) составляет около 92 г/моль. Чтобы рассчитать необходимое количество никелевого хлорида, мы можем использовать следующую формулу: Масса никелевого хлорида = (Массовая доля гидроксида никеля / 100) * Масса гидроксида никеля / Молярная масса никелевого хлорида Подставив значения, получим: Масса никелевого хлорида = (10 / 100) * Масса гидроксида никеля / 129 г/моль Аналогично, чтобы рассчитать необходимое количество гидроксида натрия, мы можем использовать следующую формулу: Масса гидроксида натрия = 2 * Масса никелевого хлорида * Молярная масса гидроксида натрия / Молярная масса никелевого хлорида Подставив значения, получим: Масса гидроксида натрия = 2 * Масса никелевого хлорида * 40 г/моль / 129 г/моль После того, как мы рассчитаем необходимые массы никелевого хлорида и гидроксида натрия, мы можем провести реакцию, смешав их в соответствующих пропорциях. Затем полученный гидроксид никеля можно отфильтровать и промыть, чтобы удалить остаточные хлориды и получить чистый продукт с массовой долей 10% гидроксида никеля.

Для расчета △H^0, △S^0 и △G^0 процесса, используем формулы: △H^0 = Σ△H^0 (продукты) - Σ△H^0 (реагенты) △S^0 = ΣS^0 (продукты) - ΣS^0 (реагенты) △G^0 = △H^0 - T△S^0 где Σ обозначает сумму, △H^0 - стандартная энтальпия, △S^0 - стандартная энтропия, △G^0 - стандартная свободная энергия, T - температура в Кельвинах. Подставим известные значения: △H^0 (Al2O3) = -1676,0 кДж/моль △H^0 (Fe2O3) = -415,9 кДж/моль S^0 (AI2O3) = 50,9 Дж/моль*К △S^0 (Al) = 28,3 Дж/моль*К S^0 (Fe2O3) = 87,4 Дж/моль*K S^0 (Fe) = 27,1 Дж/моль*К Расчет △H^0: △H^0 = [△H^0 (Al2O3) + △H^0 (Fe)] - [△H^0 (Fe2O3) + △H^0 (Al)] = [-1676,0 + 2*(-415,9)] - [87,4 + 2*28,3] = -2507,8 кДж/моль Расчет △S^0: △S^0 = [S^0 (AI2O3) + S^0 (Fe)] - [S^0 (Fe2O3) + S^0 (Al)] = [50,9 + 2*27,1] - [87,4 + 28,3] = 39,8 Дж/моль*К Расчет △G^0: Предположим, что температура T = 298 К. △G^0 = △H^0 - T△S^0 = -2507,8 - 298*39,8 = -2507,8 - 11862,4 = -14370,2 кДж/моль Таким образом, △H^0 = -2507,8 кДж/моль, △S^0 = 39,8 Дж/моль*К и △G^0 = -14370,2 кДж/моль.