Рассчитать изменение стандартных энтальпии и энтропии химической реакции 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

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:
D r Ho(298 K) –? D rS o(298 K) –?

 

D rH o(298 K) = [2D f Ho(298 K, Н2О(г)) + 2D f Ho(298 K, Cl2(г))] –

– [4D fH o(298 K, НCl(г)) + D fH o(298 K, О2(г))];

 

D rS o(298 K) = [2 S o(298 K, Н2О(г)) + 2 S o(298 K, Cl2(г))] –

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

 

где D rH o(298 K, В) и S o(298 K, В) – стандартные энтальпии образования и энтропии веществ, которые находим из таблицы:

 

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

тогда:

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

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

Ответ: D rH o(298 K) = –114,48 кДж, D rS o(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: D flH o(298 K, C2H4(г)) = = –1410,8 кДж/моль Решение   Составляем реакцию сгорания 1 моль этилена:  
D fH o(298 K, C2H4(г)) –?

 

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

 

D flH o(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

 

D flH o(298 K) = D rH o(298 K) = –1410,8 кДж.

 

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

 

D rH o(298 K) = 2D fH o(298 K, СО2(г)) + 2D fH o(298K, Н2О(ж)) –

– D fH o(298 K, С2Н4(г)) – 3D fH o(298 K, О2(г)).

 

Откуда

 

D fH o(298 K, С2Н4(г)) = 2D fH o(298 K, СО2(г)) +

+ 2D fH o(298K, Н2О(ж)) – D rH o(298K) – 3D fH o(298K, О2(г)).

 

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

 

D fH o(298 K, С2Н4(г)) = 2(–393,5) +

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

 

Ответ: D fH o(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), D rH o(298 K, 1) = – 264,8 кДж. (4.1)

4FeO(к) + O2(г) = 2Fe2O3(к), D rH o(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
D rH o(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):

 

D rH o(298 K, 3) = 2D rH o(298 K, 1) + ½D rH o(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

D fH o(298 K, Fe2O3) = – 822,2 кДж/моль.

Ответ: D fH o(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 М NaOH – молярная масса NaOH, г/моль; Q p = m р-ра· С р(р-ра)·() –коли-
Dраств. H o(298 K, NaOH) –?

чество выделившейся теплоты при растворении NaOH, Дж;

m р-ра – масса раствора, г;

С р(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.

 

m р-ра = m + m = 10 + 250 = 260 г.

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

Dраств H o(298 K, NaOH) = .

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

 

2. Используя справочные данные по D fH o(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
D rG o(300 K) –?

знаком величины изменения энергии Гиббса для данной реакции:

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

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

Значение Δ rG °(300 К) рассчитываем по формуле

 

Δ rG °(300 К) = Δ rН °(298 К)·103Т Δ rS °(298 К),

 

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

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

103 – пересчет кДж в Дж.

Значение Δ rН °(298 К) и Δ rS °(298 К) определяем согласно первому следствию из закона Гесса:

 

Δ rН °(298 К) = [2Δ fН °(298 К, Al(OH)3(к)) + 3Δ fН °(298 К, H2S(г))] –

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

 

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

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

 

где Δ fН °(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)
Δ fН °(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)

 

Δ rН °(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

 

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

 

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

3. Известны изменения стандартных энтальпий следующих реакций:

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

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

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



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-21; просмотров: 1174; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.226.226.30 (0.023 с.)