Вычисление стандартной энтальпии образования газообразных ионов водорода и хлора. Вычисление энергии кристаллической решётки бромида серебра

Задача 1. По табличным значениям энергии связей в молекулах водорода и хлора, потенциалу ионизации водорода (1312,52 кДж/моль) и сродству хлора к электрону (363,66 кДж/моль) вычислить стандартную энтальпию образования газообразных ионов водорода и хлора. Энергии диссоциации молекул H₂ и Cl₂ равны 431,63 и 238,26 кДж/моль соответственно.

Решение.

Стандартная энтальпия образования газообразных ионов водорода и хлора Δ_fH⁰(H⁺_(г.)) и Δ_fH⁰(Cl^–_(г.)) равна изменению энтальпии в процессах образования 1 моль ионов H⁺_(г.) и Cl^–_(г.) из простых веществ: ½H_{2 (г.)} = H⁺_(г.) и ½Cl_{2 (г.)} = Cl^– _(г.).

Представим, что эти процессы проводят в две стадии: 1) сначала разрушают связи между атомами в молекулах водорода и хлора, 2) затем от каждого атома водорода отнимают электрон, и к каждому атому хлора присоединяют один электрон.

В соответствии с приведенной выше схемой, основываясь на законе Гесса, вычислим энтальпию образования ионов водорода.

Δ_fH⁰(H⁺_(г.)) = 0,5 E_св. + Δ_ион.H⁰(H _(г.)) = 0,5×431,63 + 1312,52 = 1528,34 кДж/моль

В соответствии с приведенной выше схемой, основываясь на законе Гесса, вычислим энтальпию образования хлорид-ионов.

Δ_fH⁰(Cl^–_(г.)) = 0,5 E_св. + Δ_{ср. к эл.}H⁰(Cl _(г.)) = 0,5×238,26 + (–363,66) = –244,53 кДж/моль.

Ответ: Δ_fH⁰(H⁺_(г.)) = 1528,34 кДж/моль, Δ_fH⁰(Cl^–_(г.)) = –244,53 кДж/моль.

Задача 2. Теплота атомизации и первый потенциал ионизации серебра 285,95 и 727,32 кДж/моль. Энергия связи в молекуле брома 189,9 кДж/моль, теплота испарения 30,51 кДж/моль. Вычислить энергию кристаллической решётки бромида серебра, если сродство к электрону атома брома 347 кДж/моль, стандартная энтальпия образования AgBr равна –99,07 кДж/моль.

Решение.

Представим, что образование бромида серебра из простых веществ (Ag _(т.) + ½Br_{2 (ж.)} = AgBr _(т.)) протекает в несколько стадий. Сначала проводят атомизацию серебра, т.е. разрушают связи между атомами серебра (Ag _(т.) → Ag _(г.)), затем ионизацию серебра (Ag _(г.) → Ag⁺ _(г.)), испарение и атомизацию брома (½Br_{2 (ж.)} → ½Br_{2 (г.)} и ½Br_{2 (г.)} → Br _(г.)), присоединение 1 моль электронов к 1 моль атомов брома (Br _(г.) → Br^– _(г.)) и взаимодействие газообразных ионов брома и водорода с образованием бромида серебра (Ag⁺ _(г.) + Br^– _(г.) = AgBr _(т.)).

В соответствии с приведенной выше схемой, основываясь на законе Гесса, представим энтальпию образования бромида серебра в виде суммы энтальпий отдельных стадий:

Δ_fH⁰(AgBr_(т.)) = Δ_ат.H⁰(Ag _(т.)) + Δ_ион.H⁰(Ag _(г.)) + 0,5×Δ_исп.H⁰(Br_{2 (ж.)}) + 0,5×Δ_ат.H⁰(Br_{2 (г.)}) + Δ_{ср. к эл.}H⁰(Br _(г.)) + (–E_{кр. реш.}(AgBr_(т.))).

Выразим энергию кристаллической решётки бромида серебра:

E_{кр. реш.}(AgBr_(т.)) = Δ_ат.H⁰(Ag _(т.)) + Δ_ион.H⁰(Ag _(г.)) + 0,5×Δ_исп.H⁰(Br_{2 (ж.)}) + 0,5×Δ_ат.H⁰(Br_{2 (г.)}) + Δ_{ср. к эл.}H⁰(Br _(г.)) – Δ_fH⁰(AgBr_(т.)) = 285,95 + 727,32 + 0,5×30,51 + 0,5×189,9 + (–347) – (–99,07) = 875,55 кДж/моль.

Ответ: E_{кр. реш.}(AgBr_(т.)) = 875,55 кДж/моль.

Задача 3. По энергиям связей в молекулах азота и водорода (940,5 и 431,63 кДж/моль) и стандартной энтальпии образования аммиака (–45,98 кДж/моль) рассчитайте среднюю энергию связи в молекуле аммиака.

Решение.

Представим, что образование аммиака из простых веществ (0,5 N_{2 (г.)} + 1,5 H_{2 (г.)} = NH_{3 (г.)}) протекает в две стадии: сначала разрушают все связи в молекулах азота и водорода, а затем из атомов азота и водорода образуются молекулы аммиака. В первом процессе нужно затратить энергию, чтобы разрушить 0,5 моль связей N≡N и 1,5 моль связей H–H, а во втором выделяется энергия за счёт образования 3 моль связей N–H. Суммарное изменение энтальпии в результате протекания обоих процессов равно энтальпии образования 1 моль аммиака из простых веществ.