Чтобы рассчитать тепловой эффект реакции:

[ \text{CH}_4 + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{CH}_3\text{Cl} + \text{HCl} ]

мы воспользуемся методом отслеживания тепловых эффектов с использованием данных для других реакций.

Даны следующие реакции с их тепловыми эффектами:

( \text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} ); ( \Delta H_1 = -829,0 \, \text{кДж} )

( \text{CH}_3\text{Cl} + \frac{3}{2}\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O (ж)} + \text{HCl} ); ( \Delta H_2 = -687,0 \, \text{кДж} )

( \frac{1}{2}\text{H}_2 + \frac{1}{2}\text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O (ж)} ); ( \Delta H_3 = -286,0 \, \text{кДж} )

( \frac{1}{2}\text{H}_2 + \frac{1}{2}\text{Cl}_2 \rightarrow \text{HCl} ); ( \Delta H_4 = -92,5 \, \text{кДж} )

Используя метод Гесса, мы можем выразить тепловой эффект искомой реакции через известные тепловые эффекты. Мы можем записать термохимические уравнения так, чтобы складывая их, получить искомую реакцию.

Первую реакцию можно оставить как есть.Вторую реакцию нужно развернуть, поменяв знак (что изменит направление) и учесть, что мы должны взять только частицу водой и HCl. Получим:

[ \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{HCl} \rightarrow \text{CH}_3\text{Cl} + \frac{3}{2}\text{O}_2; \quad \Delta H_2' = +687,0 \, \text{кДж} ]

Третью реакцию также можно развернуть, но она нам не понадобится, поскольку у нас уже есть HCl из второй реакции.Четвертую реакцию тоже целесообразно оставить без изменений.

Теперь складываем уравнения (включая их тепловые эффекты):

[ \text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \quad (\Delta H_1 = -829,0) ]
[ \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{HCl} \rightarrow \text{CH}_3\text{Cl} + \frac{3}{2}\text{O}_2 \quad (\Delta H_2' = +687,0) ]
[ \frac{1}{2}\text{H}_2 + \frac{1}{2}\text{Cl}_2 \rightarrow \text{HCl} \quad (\Delta H_4 = -92,5)]

Теперь складываем:

[
\Delta H = \Delta H_1 + \Delta H_2' + \Delta H_4
]
[
\Delta H = (-829,0) + (+687,0) + (-92,5)
]

Считаем:

[
\Delta H = -829,0 + 687,0 - 92,5 = -234,5\, \text{кДж}
]

Таким образом, тепловой эффект реакции ( \text{CH}_4 + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{CH}_3\text{Cl} + \text{HCl} ) составляет -234,5 кДж.