ТОП 10:

Рассчитать изменение стандартных энтальпии и энтропии химической реакции



4HCl(г) + O2(г) = 2Н2О(г) + 2Сl2(г)

 

Дано: Уравнения химической реакции Решение Изменение стандартных энтальпии и энтропии химической реакции рассчитываем на основании первого следствия из закона Гесса:
DrHo(298 K) – ? DrSo(298 K) – ?

 

DrHo(298 K) = [2DfHo(298 K, Н2О(г)) + 2DfHo(298 K, Cl2(г))] –

– [4DfHo(298 K, НCl(г)) + DfHo(298 K, О2(г))];

 

DrSo(298 K) = [2So(298 K, Н2О(г)) + 2So(298 K, Cl2(г))] –

– [4So(298 K, НCl(г)) + So(298 K, О2(г))],

 

где DrHo(298 K, В) и So(298 K, В) – стандартные энтальпии образования и энтропии веществ, которые находим из таблицы:

 

  4HCl(г) + О2(г) = 2Н2О(г) + 2Сl2(г)
DrHo(298K) кДж/моль 4(-92,3) 2(-241,84)
So(298 K), Дж/(мольК) 4(186,8) 2(188,7) 2(222,9),

тогда:

DrHo(298 K) = 2(–241,84) – 4(–92,3) = –114,48 кДж;

rSo(298 K) = (2·188,7 + 2·222,9) – (4·186,8 + 205) = –129 Дж/К.

Ответ: DrHo(298 K) = –114,48 кДж, DrSo(298 K) = –129 Дж/К.

2. Стандартная энтальпия сгорания этилена (С2Н4) равна
–1410,8 кДж/моль. Написать термохимическое уравнение сгорания этилена и вычислить стандартную энтальпию его образования.

 

Дано: DflHo(298 K, C2H4(г)) = = –1410,8 кДж/моль Решение   Составляем реакцию сгорания 1 моль этилена:  
DfHo(298 K, C2H4(г)) – ?

 

1C2H4(г) + 3О2(г) = 2СО2(г) + 2Н2О(ж);

 

DflHo(298 K) = – 1410,8 кДж/моль.

 

Стандартной энтальпией сгорания вещества называется тепловой эффект реакции полного сгорания 1 моль органического вещества до СО2(г) и Н2О(ж) при стандартных условиях.

Следовательно, для данной реакции

 

DflHo(298 K) = DrHo(298 K) = –1410,8 кДж.

 

Для определения DfHo(298 K, C2H4(г)) используем первое следствие из закона Гесса для этой же реакции:

 

DrHo(298 K) = 2DfHo(298 K, СО2(г)) + 2DfHo(298K, Н2О(ж)) –

– DfHo(298 K, С2Н4(г)) – 3DfHo(298 K, О2(г)).

 

Откуда

 

DfHo(298 K, С2Н4(г)) = 2DfHo(298 K, СО2(г)) +

+ 2DfHo(298K, Н2О(ж)) – DrHo(298K) – 3DfHo(298K, О2(г)).

 

Значения стандартных энтальпий образования (Н2О(ж) и СО2(г)) берем из таблицы:

 

DfHo(298 K, С2Н4(г)) = 2(–393,5) +

+ 2(–285,8) – (–1410,8) = 52,2 кДж/моль.

 

Ответ: DfHo(298 K, С2Н4(г)) = 52,2 кДж/моль.

3. По заданным термохимическим уравнениям рассчитать стандартную энтальпию образования Fe2O3(к) из простых веществ:

Fe(к) +1/2O2(г) = FeO(к), DrHo(298 K, 1) = – 264,8 кДж.(4.1)

4FeO(к) + O2(г) = 2Fe2O3(к), DrHo(298 K, 2) = – 585,2 кДж.(4.2)

Дано: Термохимические уравнения двух реакций   Решение   Стандартная энтальпия образования вещества есть тепловой эффект реакции образования 1 моль Fe2O3(к) из простых веществ при стандартных условиях. Запишем
DrHo(298 K) искомой реакции

термохимическое уравнение реакции образования Fe2O3(к) из простых веществ Fe(к) и O2(г):

2Fe(к) + 3/2O2(г) = Fe2O3(к). (4.3)

 

Из двух реакций (4.1) и (4.2) необходимо получить реакцию (4.3). Для этого складываем термохимические уравнения (4.1) и (4.2), предварительно умножив на 2 стехиометрические коэффициенты реакции (4.1) и разделив на 2 стехиометрические коэффициенты реакции (4.2):

 

2Fe(к) + O2(г) + 2FeO(к) + ½O2(г) = 2FeO(к) + Fe2O3(к).

 

После сокращения получаем уравнение реакции (4.3):

 

2Fe(к) + 3/2O2(г) = Fe2O3(к).

Для определения изменения стандартной энтальпии реакции (4.3) аналогичные математические действия осуществляем с тепловыми эффектами приведенных реакций (4.1) и (4.2):

 

DrHo(298 K, 3) = 2DrHo(298 K, 1) + ½DrHo(298 K, 2) =

= 2(-264,8) + ½(-585,2) = – 822,2 кДж.

 

Так как реакция (4.3) соответствует образованию 1 моль Fe2O3 из простых веществ, то

DfHo(298 K, Fe2O3) = – 822,2 кДж/моль.

Ответ: DfHo(298 K, Fe2O3) = – 822,2 кДж/моль.

УРОВЕНЬ С

1. Вычислить стандартную энтальпию растворения NaOH в воде, если при растворении 10 г NaOH в 250 мл воды температура раствора повысилась от 20 до 29,7 ºС. Удельная теплоемкость раствора 3,99 Дж/(г·К).

 

Дано: Решение Стандартную энтальпию растворения рассчитываем по уравнению = , кДж/моль где МNaOH – молярная масса NaOH, г/моль; Qp = mр-ра·Ср(р-ра)·( ) –коли-
Dраств.Ho(298 K, NaOH) – ?

чество выделившейся теплоты при растворении NaOH, Дж;

mр-ра – масса раствора, г;

Ср(р-ра) – теплоемкость раствора, кДж/(г×К);

1000 – пересчет джоулей в килоджоули.

Для рассматриваемой задачи = 29,7 – 20 = + 9,7º. При этом знак «+» указывает на повышение температуры при растворении, а знак «–» – на понижение температуры.

 

mр-ра = m + m = 10 + 250 = 260 г.

Тогда QР = (10 + 250)·3,99·9,7 = 10062,8 Дж,

DраствHo(298 K, NaOH) = .

Ответ: Dраств.Ho(298 K, NaOH) = – 40,25 кДж/моль.

 

2. Используя справочные данные по DfHo(298 K, В) и So(298 K, В), вычислить изменение энергии Гиббса реакции и сделать вывод о возможности протекания реакции

Al2S3(к) + 6Н2О(ж) = 2Al(OH)3(к) + 3H2S(г)

При температуре 300 К.

 

Дано: Уравнения реакции Решение   Возможность самопроизвольного про-текания реакции при 300 К, определяется
DrGo(300 K) – ?

знаком величины изменения энергии Гиббса для данной реакции:

если ΔrG°(300 К) < 0, самопроизвольное протекание реакции при заданных условиях возможно;

если ΔrG°(300 К) > 0, то при заданной температуре реакция невозможна. .

Значение ΔrG°(300 К) рассчитываем по формуле

 

ΔrG°(300 К) = ΔrН°(298 К)·103Т ΔrS°(298 К),

 

где ΔrН°(298 К) – изменение стандартной энтальпии реакции, кДж;

ΔrS°(298 К) – изменение стандартной энтропии реакции, Дж/К;

103 – пересчет кДж в Дж.

Значение ΔrН°(298 К) и ΔrS°(298 К) определяем согласно первому следствию из закона Гесса:

 

ΔrН°(298 К) = [2ΔfН°(298 К, Al(OH)3(к)) + 3ΔfН°(298 К, H2S(г))] –

– [ΔrН°(298 К, Al2S3(к)) + 6ΔfН°(298 К, H2O(ж))];

 

ΔrS°(298 К) = [2S°(298 К, Al(OH)3(к)) + 3S°(298 К, H2S(г))] –

– [S°(298 К, Al2S3(к)) + 6S°(298 К, H2O(ж))];

 

где ΔfН°(298 К, В) и S°(298 К, В) – стандартные энтальпии образования и энтропии веществ, значения которых находим из таблицы.

  Al2S3(к) + 6H2O(ж) = 2Al(OH)3(к) +3H2S(г)
ΔfН°(298К), кДж/моль -722,72 6(-285,8) 2(-1613,64) 3(-21,0)
S°(298К), Дж/(моль∙К) 96,14 6(70,1) 2(85,68) 3(205,7)

 

ΔrН°(298 К) = [2(–1613,64) + 3(–21,0)] –

 

– [(–722,72) + 6(–285,8)] = –852,76 кДж.

 

S°(298 К) = [2·85,68 + 3·205,7] – [96,14 + 6·70,1]=271,72 Дж/К,

 

тогда

 

ΔrG°(360 К) = –852,78·103 – 300·271,72= –771264 Дж = –771,3 кДж.

 

Так как ΔrG°(300 К) < 0, то самопроизвольное протекание реакции возможно.

3. Известны изменения стандартных энтальпий следующих реакций:

2CO(г) + О2(г) = 2CO2(г), ΔrН°(298 К) = – 566 кДж;(4.4)

2Fe(к) + O2(г) = 2FeO(к), ΔrН°(298 К) = – 529,6 кДж.(4.5)

FeO(к) + О2(г) = 2Fe2O3(к) ΔrН°(298 К) =- 585,2 кДж.(4.6)







Последнее изменение этой страницы: 2017-02-21; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 34.200.226.179 (0.011 с.)