X-PDF

Примеры решения типовых задач

Поделиться статьей

Пример 1. При сгорании 1 кг метана выделилось 50137,5 кДж теплоты. Рассчитайте стандартную энтальпию образования метана ∆Н оСН4.

Решение.

1. Пересчитаем количество участвующего в реакции метана, выраженное в граммах, в моли (учитывая, что молярная масса СН4 равна 16 г/моль):

Количество СН4в молях n равно:

n СН4= =62,5 моль.

2. Рассчитаем количество теплоты, выделяющееся при сгорании 1 моля метана:

3. Запишем термохимическое уравнение реакции горения метана:

CH4(г) + 2О2(г) = CО2(г) + 2Н2О(г), Q р=802,2 кДж,

Q р=− ∆Н ор=(∆Н оСО2(г) +2 ∆Н оН2О(г))−(∆Н оСН4(г) +2 ∆Н оО2(г))=

=[(−393,5)+2(−241,8)−(∆Н оСН4(г))−2(0)]=−802,2 кДж.

Отсюда: ∆Н оСН4=(802,2−393,5−483,6)=−74,9 кДж/моль СН4.

Пример 2. Рассчитайте количество теплоты, которое выделится при полном сгорании 100 л этана, взятого в газообразном состоянии при н.у., если в результате реакции образуется СО2(г) и Н2О(г).

Решение.

1. Реакция горения этана выражается термохимичес­ким уравнением

С2Н6(г) + З,5O2(г) = 2CO2(г) + 3Н2О(г) . ∆Н р=−1559,87 кДж.

2. Переведем количество участвующего в реакции этана, выраженное в литрах (н.у.), в моли (учитывая, что 1 моль газа при н.у. занимает объем, равный 22,4 л):

Количество этана в молях n равно:

n С2Н6(г)= =4,46 моль.

3. Находим значения стандартных энтальпий образования (∆Н о298) для всех веществ, участвующих в реакции (Прил. табл. 2) и рассчитываем тепловой эффект в расчете на один моль С2Н6(г):

∆Н ореакции=(2 ∆Н оСO2(г) +3 ∆Н оН2O(г))−(∆Н оС2Н6(г) +3,5 ∆Н оO2(г))=

= [2(−393,5)+3(−241,8)]−[−84,7+3,5×0]=−1427,7 кДж/моль С2Н6(г).

Q р=− ∆Н ор=1427,7 кДж.

4. Пересчитаем полученный тепловой эффект на реальное количество этана, т.е. на 4,46 моля (100 л, н.у.):

Q р=− ∆Н ореальн.=1427,7×4,46=5767,42 кДж.

Пример 3. Не производя вычислений, определите знак изменения энтропии в следующих реакциях. Рассчитайте изменение энтропии для стандартных условий и сравните с результатом оценки.

1) 2NН3(г) = N2(г) + 3H2(г),

2) NH4NO3(тв) = N2O(г) + 2Н2О(г),

3) 2Н2(г) + O2(г) = 2Н2O(г),

4) 2Н2(г) + O2(г) = 2Н2O(ж).

Решение. Изменение энтропии реакции можно оценить качественно в случае реакции с участием газов. При переходе вещества в газообразное состояние происходит сильное увеличение энтропии, превышающее другие факторы, влияющие на энтропию. Поэтому по количеству вещества газов в правой и левой частях уравнения реакции можно определить, возрастает энтропия или уменьшается.

В первой реакции из 2-х молей вещества, находящегося в газообразном состоянии образуется 4 моля веществ, находящихся в газообразном состоянии, следовательно, S 1&gt .0.

Представленная информация была полезной?
ДА
58.89%
НЕТ
41.11%
Проголосовало: 776

Изменение энтропии этой реакции в стандартных условиях (∆S о298) равно:

∆S о298= S оN2(г)+3 S оН2(г)−2 S оNН3(г)=191,5+ 3×130,5−2×192,7=197,6 Дж/К.

Во второй реакции 1 моль вещества в твердом состоянии образует 3 моля газообразных веществ, следовательно, ∆S 2&gt .0. Изменение энтропии этой реакции в стандартных условиях (∆S о298) равно:

∆S о298= S оN2О)+2 S оН2О(г)S оNН4NO3(тв) =219,8+2×188,7−151=446,2 Дж/К.

В (3) и (4) реакциях уменьшается как общее число молей, так и число молей газообразных веществ, так что ∆S 3&lt .0 и ∆S 4&lt .0, при этом D S 4 имеет более отрицательное значение, т.е. больше по абсолютной величине чем ∆S 3, так как S Н2О) &gt . S Н2О(ж).

Пример 4. Установите возможность восстановления диоксида титана до свободного металла по следующей реакции при стандартных условиях и при 2500 К (зависимостью ∆H ори ∆S орот температуры пренебречь):

TiO2(тв) + 2С(тв) = Ti(тв) + 2СО(г).

Решение. Из второго закона термодинамики следует, что самопроизвольно протекают только такие реакции, которые сопровождаются уменьшением энергии Гиббса (∆G р&lt .0).

1. Рассчитаем ∆ G ор для стандартных условий с учетом табличных данных (см. прил. табл. 2):

G орекции=(2∆ G оСО(г)+∆ G оTi(тв))−(∆ G оTiO2(тв) +2 ∆G оС(тв)) =

= [2(−137,1)+0]−[(−888,6)−2×0] =614,4 кДж.

Поскольку ∆ G ор&gt .0, реакция при 298 К невозможна.

2. Рассчитаем изменение энергии Гиббса этой реакции для 2500 К, для чего воспользуемся уравнением:

∆G т=∆ Hо p− T∆S оp.

Находим изменения ∆H о∆S оpпри стандартных условиях:

∆H оpеакции=(2 ∆H оСО(г) + ∆H оTi(тв))−(∆H оTiO2(тв)+2 ∆H оС(тв)) =

= [2(−110,5)+0]−[(−943,9)−2×0 ]=722,9 кДж=722900 Дж.

∆S оpеакции=(2 S оСО(г)+ S оTi(тв))−(S оTiO2(тв)+ S оС(тв))=

= [2×197,5+30,6]−[50,3-2×5,7 ]=363,9 Дж/К.

Gт= ∆H ор− T∆ Sор=722900−2500×363,9=−186850 Дж.

∆G 2500=−186,85 кДж.

Поскольку ∆G 2500&lt . 0, то реакция при 2500 К возможна.

Пример 5. Вычислите температуру, при которой в стандартном состоянии установится равновесии реакции:

2 NO2(г) N2O4(г),

если известны: ∆Н ореакции=−55,3 кДж . ∆S ореакции=−175,8 Дж/К.

Решение. Используя для расчета стандартные значения функций состояния, имеем в виду стандартное состояние системы. Если одновременно это равновесное состояние, то ∆G ореакции=0. Применяем уравнение:

∆G ор= ∆H ор− T∆ Sор=0.

Преобразуем его и подставляем числовые значения:

=314,56 К (41,4оС).

Система находится в равновесном стандартном состоянии при температуре 41,4 оС.


Поделиться статьей
Автор статьи
Анастасия
Анастасия
Задать вопрос
Эксперт
Представленная информация была полезной?
ДА
58.89%
НЕТ
41.11%
Проголосовало: 776

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram

ОБРАЗЦЫ ВОПРОСОВ ДЛЯ ТУРНИРА ЧГК

Поделиться статьей

Поделиться статьей(Выдержка из Чемпионата Днепропетровской области по «Что? Где? Когда?» среди юношей (09.11.2008) Редакторы: Оксана Балазанова, Александр Чижов) [Указания ведущим:


Поделиться статьей

ЛИТЕЙНЫЕ ДЕФЕКТЫ

Поделиться статьей

Поделиться статьейЛитейные дефекты — понятие относительное. Строго говоря, де­фект отливки следует рассматривать лишь как отступление от заданных требований. Например, одни


Поделиться статьей

Введение. Псковская Судная грамота – крупнейший памятник феодального права эпохи феодальной раздробленности на Руси

Поделиться статьей

Поделиться статьей1. Псковская Судная грамота – крупнейший памятник феодального права эпохи феодальной раздробленности на Руси. Специфика периода феодальной раздробленности –


Поделиться статьей

Нравственные проблемы современной биологии

Поделиться статьей

Поделиться статьейЭтические проблемы современной науки являются чрезвычайно актуальными и значимыми. В связи с экспоненциальным ростом той силы, которая попадает в


Поделиться статьей

Семейство Первоцветные — Primulaceae

Поделиться статьей

Поделиться статьейВключает 30 родов, около 1000 видов. Распространение: горные и умеренные области Северного полушария . многие виды произрастают в горах


Поделиться статьей

Вопрос 1. Понятие цены, функции и виды. Порядок ценообразования

Поделиться статьей

Поделиться статьейЦенообразование является важнейшим рычагом экономического управления. Цена как экономическая категория отражает общественно необходимые затраты на производство и реализацию туристского


Поделиться статьей

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram
Заявка
на расчет