2. Для реакции синтеза мочевины CO₂(газ) + 2NH₃(газ) → NH₂C(O)NH₂(тв) + H₂O(ж) стандартные энтальпии образования CO₂(газ), NH₃(газ), NH₂C(O)NH₂(тв) и H₂O(ж) соответственно равны: −393,5; −46,2; −333 и −286 кДж/моль. а) Рассчитайте ΔH°₂₉₈ реакции и количество выделившейся или поглощённой теплоты (Q) при получении 3 г мочевины (M = 60 г/моль). б) Оцените (без расчёта) знак изменения энтропии реакции и определите, при каких температурах возможно её самопроизвольное протекание. в) Запишите термохимическое уравнение реакции, тепловой эффект которой соответствует стандартной энтальпии образования мочевины.

1. По закону Гесса: \(\Delta H^\circ_{298}=\sum\Delta H^\circ_f(прод.)-\sum\Delta H^\circ_f(исх.)\).

   \(\Delta H^\circ_{298}=[(-333)+(-286)]-[(-393.5)+2(-46.2)]=-619-(-485.9)=-133.1\) кДж/моль. Реакция экзотермическая.

2. Количество мочевины: \(n=3/60=0.05\) моль. Тепловой эффект для этого количества: \(Q=n\Delta H=0.05\cdot(-133.1)=-6.655\) кДж. Знак минус означает выделение теплоты: выделится около 6,66 кДж.

3. В исходных веществах имеются три моля газа, а среди продуктов газообразных веществ нет; образуются твёрдое и жидкое вещества. Поэтому энтропия реакции уменьшается: \(\Delta S<0\). Так как также \(\Delta H<0\), из \(\Delta G=\Delta H-T\Delta S\) следует, что реакция может быть самопроизвольной при достаточно низких температурах. Точная граничная температура без значения \(\Delta S\) не определяется; условие самопроизвольности — \(T<\Delta H/\Delta S\).

4. Стандартную энтальпию образования мочевины задаёт образование 1 моль вещества из простых веществ в их стандартных состояниях:

   \(\mathrm{C(графит)+2H_2(газ)+N_2(газ)+\frac12O_2(газ)\rightarrow NH_2C(O)NH_2(тв)}\), \(\Delta H^\circ_{298}=-333\) кДж/моль.

Ответ: \(\Delta H^\circ_{298}=-133.1\) кДж/моль; при получении 3 г мочевины выделится 6,66 кДж. \(\Delta S<0\), самопроизвольность возможна при достаточно низкой температуре. Энтальпия образования мочевины равна −333 кДж/моль.