Примеры решения задач по теме «Энергетика химических реакций»

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 7Следующая ⇒

Пример 1При взаимодействии кристаллов хлорида фосфора (V) с парами воды образуются жидкий POCl₃ и хлористый водород. Реакция сопровождается выделением 111,4 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение этой реакции.

Решение. Уравнение реакций, в которых около символов химических соединений указываются их агрегатные состояния или кристаллическая модификация, а также численное значение тепловых эффектов, называются термохимическими. В термохимических уравнениях, если это специально не оговорено, указываются значения тепловых эффектов при постоянном давлении Q_p, равные изменению энтальпии системы DН. Значение DН приводят обычно в правой части уравнения, отделяя его запятой или точкой с запятой. Приняты следующие сокращения обозначения агрегатного состояния веществ: г- газообразное, ж - жидкое, к - кристаллическое. Эти символы опускаются, если агрегатное состояние веществ очевидно.

Если в результате реакций выделяется теплота, то DН < 0. Учитывая сказанное, составляем термохимическое уравнение данной в примере реакции:

PCl₅₍_K) + H₂O_(Г) = POCl_3(Ж) + 2HCl_(Г); DН_ХР = -111,4 кДж

или

PCl₅₍_K) + H₂O_(Г) = POCl_3(Ж) + 2HCl_(Г)+ 111,4 кДж

Вещество	Состояние	DН₂₉₈, кДж/моль	Вещество	Состояние	DН₂₉₈, кДж/моль
CS₂	г	+115,28	CH₃OH	г	-201,17
NO	г	+90,37	C₂H₅OH	г	-235,31
C₆H₆	г	+82,93	H₂O	г	-241,83
C₂H₄	г	+52,28	H₂O	ж	-285,84
H₂S	г	-20,15	NH₄Cl	к	-315,39
NH₃	г	-46,19	CO₂	г	-393,51
CH₄	г	-74,85	Fe₂O₃	к	-822,1
C₂H₆	г	-84,67	Ca(OH)₂	к	-986,5
HCl	г	-92,31	Al₂O₃	к	1669,8
CO	г	-110,52

Пример 2. Исходя из теплоты образования газообразного диоксида углерода (DН⁰= -393,5 кДж/моль) и термохимического уравнения

С_{(графит)} + 2N₂O_(Г)= CO_2(Г) + 2N_2(Г), DН⁰ =-557,5 кДж/моль (1)

вычислить теплоту образования N₂O_(Г) .

Решение. Обозначив искомую величину через х, запишем термохимическое уравнение образования N₂O_(Г) из простых веществ:

N_2(Г) + 1/2O_2(Г) = N₂O_(Г) , DH⁰₁ = x кДж/моль (2)

Запишем также термохимическое уравнение реакции образования СО_2(Г) из простых веществ :

С_{(графит)} + О_2(Г)= CO_2(Г) , DН⁰₂ =-393,5 кДж/моль (3)

Из уравнения (2) и (3) можно получить уравнение (1). Для этого умножим уравнение (2) на два и вычтем найденное уравнение из (3). Имеем :

С_{(графит)} + 2N₂O_(Г)= CO_2(Г) + 2N_2(Г), DН⁰ =(-393,5 - 2х) кДж/моль (4)

Сравнивая уравнение (1) и (4) находим: -393,5 - 2х = -557,5 , откуда х = 82 кДж/моль .

Пример 3.Дано уравнение реакции:

3Fe₂O₃(к) + H₂(г) = 2Fe₃O₄(к) + H₂O(г)

DН , кДж/моль -822,2 0 -1117,1 -241,7

DS , Дж/моль К 87,4 130,5 146,2 188,7

DG, кДж/моль -740,3 0 -1014,2 -228,6

Найти изменение энтальпии, и определить будет ли протекать процесс самопроизвольно при Т= 298, 500, 1000 К.

Решение

1. Определим изменение энтальпии:

DН= Н_КОН - Н_ИСХ= (2 (-1117,1) + (-241,7)) - (3 (-822,2) + 0) = -9,3 кДж/моль

2. Определим изменение энтропии для определения энергии Гиббса

DS = S_КОН - S_ИСХ = (2×146,2 + 188,7) - ( 3×87,4 +130,5) = 88,4 Дж/моль К

3. Рассчитаем энергию Гиббса для трех температур.

DG₂₉₈= DH - TDS = -9,3*10³ - 298*88,4 = - 35,64 кДж/моль

DG₅₀₀= DH - TDS = -9,3*10³ - 500*88,4 = - 53,5 кДж/моль

DG₁₀₀₀= DH - TDS = -9,3*10³ - 1000*88,4 = - 97,7 кДж/моль

Следовательно, энергия Гиббса отрицательная величина, поэтому процесс самопроизвольно протекать будет.

Пример 4Восстановление Fe₂O₃ водородом протекает по уравнению:

Fe₂O₃ (к) + 3H₂ (г) = 2Fe (к) + 3H₂O (г) ; DН = +96,61 кДж. Возможна ли реакция при стандартных условиях, если изменение энтропии DS=0,1387 кДж/моль×К. При какой температуре начнется восстановление Fe₂O₃?

Решение.

Вычисляем DG реакции DG=DH - DS×T=96,61 - 298×0,1387= +55,28 кДж. Так как DG >0, то реакция при стандартных условиях невозможна; наоборот, при этих условиях идет обратная реакция окисления железа (коррозия). Найдем температуру, при которой DG=0: . Следовательно при температуре »696,5 К начнется реакция восстановления Fe₂O₃ . Иногда эту температуру называют температурой начала реакции.

Решение задач по теме «Растворы»

Пример 1 Вычислите температуры кристаллизации и кипения 2%-ного водного раствора глюкозы С₆Н₁₂О₆.

Решение. По закону Рауля понижение температуры кристаллизации и повышение температуры кипения раствора (Dt) по сравнению с температурами кристаллизации и кипения растворителя выражается уравнением

где К - криоскопическая или эбуллиоскопическая константы. Для воды они соответственно равны 1,86 и 0,52 град. m и М - соответственно масса растворенного вещества и его мольная масса; m₁ - масса растворителя.

Понижение температуры кристаллизации 2%-ного раствора =0,21 град.

Вода кристаллизуется при 0₀С, следовательно, температура кристаллизации раствора 0-0,21=-0,21⁰С.

Повышение температуры кипения 2%-ного раствора глюкозы =0,06 град.

Вода кипит при 100⁰С, следовательно, температура кипения этого раствора 100+0,06=100,06⁰С.

Пример 2. Раствор, содержащий 1,22 г бензойной кислоты С₆Н₅СООН в 100 г сероуглерода, кипит при 46,529⁰С. Температура кипения сероуглерода 46,3⁰С. Вычислите эбуллиоскопическую константу сероуглерода.

Решение. Повышение температуры кипения Dt=46,529-46,3=0,229 град. Мольная масса кислоты 122 г/моль. По формуле находим:

град.

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1973; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!