Энергетика химических реакций. Химико-термодинамические расчёты
Задача 283.
При соединении 2,1г железа с серой выделилось 3,77 кДк. Рассчитать теплоту образования сульфида железа.
Решение:
Ar(Fe) = M(Fe) = 55,85 г/моль.
Уравнение реакции имеет вид:
Сульфид железа образуется из железа и серы. Поэтому тепловой эффект реакции образования FeS будет равен теплоте его образования.
Обозначим через количество выделившейся теплоты при соединении 1 моль железа с 1 моль серы. Находим теплоту образования сульфида железа из пропорции:
Ответ: (FeS) = 100,3кДж.
Задача 284.
Найти количество теплоты, выделяющейся при взрыве 8,4л гремучего газа, взятого при нормальных условиях.
Решение:
Гремучим газом называют газовую смесь, состоящую двух объёмов водорода и одного объёма кислорода. Уравнение реакции взрыва гремучего газа имеет вид:
По табличным данным (Н2О(г)) = 241,8 кДж/моль. Стандартные энтальпии образования простых веществ принято считать равными нулю.
Согласно следствию из закона Гесса находим :
Количество теплоты, выделившейся при взрыве 8,4л гремучего, газа находим из пропорции:
Ответ: 60,45 кДж.
Задача 285.
Определить стандартную энтальпию ( ) образования РН3, исходя из уравнения:
Решение:
Обозначим искомую величину через x, запишем термохимическое уравнение образования РН3 из простых веществ:
Из уравнений (2), (3) и (4) можно получить уравнение (1). Для этого умножим уравнение (2) на два и вычтем его из суммы уравнений (3) и (4), уравнение (4) при этом умножим на три, получим:
Сравнивая уравнение (5) и (1), находим:
Ответ: (PH3) = 5,3кДж.
Задача 286.
Исходя из теплового эффекта реакции:
определить ортофосфата кальция.
Решение:
Обозначим искомую величину через x, запишем термохимическое уравнение образования Ca3(PO4)2 из простых веществ:
Запишем также термохимические уравнения образования оксида кальция и оксида фосфора (V):
Из уравнений (2), (3) и (4) можно получить уравнение (5). Для этого из уравнения (2) вы-читаем уравнение (3), умноженное на три, и уравнение (4), получаем:
Сравнивая уравнения (1) и (5), получаем:
Ответ: [Ca3(PO4)2] = 4137,5кДж.
Задача 287.
Исходя из уравнения реакции:
вычислить образования метилового спирта.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:
Обозначим искомую величину через x, запишем термохимическое уравнение образования из простых веществ:
Из уравнений (2), (3) и (4) можно получить уравнение (5). Для этого умножим уравнение (4) на два, а затем из суммы уравнений (3) и (4) вычтем уравнение (2), получим:
Сравнивая уравнения (1) и (5), находим:
Ответ: = -248,6кДж.
Задачи к разделу Основы термодинамики с решениями
Здесь вы найдете примеры задач на вычисление таких термодинамических параметров как энтальпия, энтропия, энергия Гиббса. Определение возможности самопроизвольного протекания процесса, а также составление термохимических уравнений.
Задачи к разделу Основы термодинамики с решениями
Задача 1. Рассчитайте стандартную энтальпию и стандартную энтропию химической реакции. Определите в каком направлении при 298 °К (прямом или обратном) будет протекать реакция. Рассчитайте температуру, при которой равновероятны оба направления реакции.
Fe2O3 (к) + 3H2 = 2Fe(к) + 3H2O(г)
Используя справочные данные стандартных энтальпий веществ, находим:
Используя справочные данные стандартных энтропий веществ, находим:
При Т=298°К, ΔG > 0 – реакция не идет самопроизвольно, т.е. реакция будет протекать в обратном направлении.
Чтобы рассчитать температуру, при которой равновероятны оба направления реакции, надо ΔG приравнять к нулю:
При Т = 705,83 К реакция будет идти равновероятно как в прямом так и в обратном направлении.
Задача 2. Вычислите энергию Гиббса и определите возможность протекания реакции при температурах 1000 и 3000 К.
Cr2O3 (т) + 3C (т) = 2Cr (т) + 3CO (г) | ||||
ΔH298, кДж/моль | — 1141 | 0 | 0 | — 110,6 |
ΔS298, Дж/(моль×К) | 81,2 | 5,7 | 23,6 | 197,7 |
Вычисления энергии Гиббса проводим согласно выражению:
Необходимо рассчитать энтальпию и энтропию химической реакции.
Используя справочные данные стандартных энтальпий веществ, находим:
Аналогично, используя справочные данные стандартных энтропий веществ, находим:
Найдем энергию Гиббса при 1000 К
ΔG1000 > 0, следовательно, реакция самопроизвольно не идет.
Найдем энергию Гиббса при 3000 К
ΔG3000 ˂ 0, следовательно, реакция протекает самопроизвольно.
Задача 3. Определите тепловой эффект сгорания жидкого CS2(ж) до образования газообразных СО2 и SO2. Сколько молей CS2 вступят в реакцию, если выделится 700 кДж тепла?
Уравнение реакции сгорания жидкого сероуглерода следующее:
Тепловой эффект реакции вычислим подставляя справочные данные стандартных энтальпий веществ в выражение:
Т.е. при сгорании 1 моля сероуглерода выделяется 1075,1 кДж тепла
а при сгорании x молей сероуглерода выделяется 700 кДж тепла
Найдем х:
x = 700·1/1075,1 = 0,65 моль
Итак, если в результате реакции выделится 700 кДж тепла, то в реакцию вступят 0,65 моль CS2
Задача 4. Вычислите тепловой эффект реакции восстановления оксида железа (II) водородом, исходя из следующих термохимических уравнений:
1. FeO (к) + CO (г) = Fe (к) + CО2 (г); ΔH1 = -18,20 кДж;
2. СO (г) + 1/2O2 (г) = СO2 (г) ΔН2 = -283,0 кДж;
3. H2 (г) + ½ O2 (г) = H2O (г) ΔН3 = -241,83 кДж.
Реакция восстановления оксида железа (II) водородом имеет следующий вид:
4. FeO (к) + H2 (г) = Fe (к) + H2O (г)
Чтобы вычислить тепловой эффект реакции необходимо применить закон Гесса, т.е. реакцию 4. можно получить, если сложить реакции 1. и 2. и вычесть реакцию 1.:
Таким образом, тепловой эффект реакции восстановления оксида железа (II) водородом равен
Задача 5. Реакция горения бензола выражается термохимическим уравнением:
С6Н6(ж) + 7½ О2(г) = 6СО2(г) + 3Н2О(г) – 3135,6 кДж.
Вычислите теплоту образования жидкого бензола. Определите теплотворную способность жидкого бензола при условии, что стандартные условия совпадают с нормальными.
Тепловой эффект реакции равен:
В нашем случае ΔHр-ции = – 3135,6 кДж, найдем теплоту образования жидкого бензола:
Теплотворная способность жидкого бензола вычисляется по формуле:
М(бензола) = 78 г/моль
QТ = – 3135,6· 1000 / 78 = — 4,02·10 4 кДж/кг
Теплотворная способность жидкого бензола QТ = — 4,02·10 4 кДж/кг
Задача 6. Реакция окисления этилового спирта выражается уравнением:
С2Н5ОН(ж) + 3,0 О2(г) = 2СО2(г) + 3Н2О(ж).
Определить теплоту образования С2Н5ОН(ж), зная ΔН х.р. = — 1366,87 кДж. Напишите термохимическое уравнение. Определите мольную теплоту парообразования С2Н5ОН(ж) → С2Н5ОН(г), если известна теплота образования С2Н5ОН(г), равная –235,31 кДж·моль -1 .
Исходя из приведенных данных, запишем термохимическое уравнение:
Тепловой эффект реакции равен:
Используя справочные данные теплот образования веществ, найдем теплоту образования С2Н5ОН(ж):
ΔH 0 C2H5OH(ж) = -277,36 кДж/моль
ΔH 0 парообразования = — 235,31 + 277,36 = 42,36 кДж/моль
Мы определили, что теплота образования С2Н5ОН(ж) равна
ΔH 0 C2H5OH(ж) = -277,36 кДж/моль
ΔH 0 парообразования = 42,36 кДж/моль
Задача 7. Чем можно объяснить, что при стандартных условиях, невозможна экзотермическая реакция:
СО2 (г)+Н2 (г) ↔ СО (г)+Н2О (ж)?
Рассчитайте ΔG данной реакции. При каких температурах данная реакция становится самопроизвольной?
Рассчитаем ΔG данной реакции:
Для этого сначала определим ΔH и ΔS реакции:
Используя справочные данные стандартных энтальпий веществ, находим:
Аналогично, используя справочные данные стандартных энтропий веществ, находим:
Найдем энергию Гиббса при стандартных условиях
следовательно, реакция самопроизвольно не идет.
Найдем при каких температурах данная реакция становится самопроизвольной.
В состоянии равновесия ΔGр-ции= 0, тогда
Задача 8. Рассчитав на основании табличных данных ΔG и ΔS, определите тепловой эффект реакции:
2 NO (г) + Cl2 (г) ↔ 2 NOCl(г).
При постоянных температуре и давлении, изменение энергии Гиббса связано с энтальпией и энтропией выражением:
На основании табличных данных рассчитаем ΔG и ΔS
ΔH = — 40,64 + 298 · (-121,04/1000) = — 76,7 кДж/моль
Тепловой эффект реакции ΔH = — 76,7 кДж/моль
Задача 9. С чем будет более интенсивно взаимодействовать газообразный хлористый водород (в расчете на 1 моль): с алюминием или с оловом? Ответ дайте, рассчитав ΔG 0 обеих реакций. Продуктами реакций являются твердая соль и газообразный водород.
Рассчитаем ΔG 0 для реакции взаимодействия газообразного хлористого водорода (в расчете на 1 моль) с алюминием
В реакции принимает участие 2 моль Al(т), тогда ΔGр-ции1 1 моля Al(т) равно
ΔG 0 р-ции 1 = -701,98 / 2 = -350,99 кДж/моль
Рассчитаем ΔG 0 для реакции взаимодействия газообразного хлористого водорода (в расчете на 1 моль) с оловом:
ΔG 0 р-ции 2 = -288,4 + 0- 0- 2·(-95,27) = -97,86 кДж/моль
Задача 10. Не прибегая к вычислениям, определите, какие знаки (>0, 0.
Определить стандартную энтальпию (ΔНº298) образования PH3, исходя из уравнения: 2РН3(г.) + 4О2 (г) = Р2О5 (к) + ЗН2О(ж.), ΔН° = -2360 кДж. Сравнить с табличной величиной.
Готовое решение: Заказ №8477
Тип работы: Задача
Статус: Выполнен (Зачтена преподавателем ВУЗа)
Предмет: Химия
Дата выполнения: 10.09.2020
Цена: 209 руб.
Чтобы получить решение , напишите мне в WhatsApp , оплатите, и я Вам вышлю файлы.
Кстати, если эта работа не по вашей теме или не по вашим данным , не расстраивайтесь, напишите мне в WhatsApp и закажите у меня новую работу , я смогу выполнить её в срок 1-3 дня!
Описание и исходные данные задания, 50% решения + фотография:
Определить стандартную энтальпию (ΔНº298) образования PH 3, исходя из уравнения:
Сравнить с табличной величиной.
Решение :
Формула для расчета теплового эффекта данной реакции имеет вид:
Если вам нужно решить химию, тогда нажмите ➔ заказать контрольную работу по химии. |
Похожие готовые решения: |
- По стандартным энтальпиям сгорания бензола (–3268 кДж/моль) и ацетилена (–1301 кДж/моль) вычислите тепловой эффект реакции
- Во сколько раз изменится скорость реакции 2А + В = А2В, если концентрацию вещества А увеличить в 2 раза, а концентрацию вещества В уменьшить в 2 раза?
- Растворимость СаСО3 при 35°С равна 6,9×10-5 моль/л. Вычислить произведение растворимости этой соли.
- Написать в ионно-молекулярной форме уравнения реакций, приводящих к образованию малорастворимых осадков: a) Pb(NO3)2+KI; б) NiCl2 + H2S.
Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔
Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.
Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.
Сайт предназначен для облегчения образовательного путешествия студентам очникам и заочникам по вопросам обучения . Наталья Брильёнова не предлагает и не оказывает товары и услуги.
http://zadachi-po-khimii.ru/obshaya-himiya/zadachi-k-razdelu-osnovy-termodinamiki.html
http://natalibrilenova.ru/opredelit-standartnuyu-entalpiyu-n298-obrazovaniya-ph3-ishodya-iz-uravneniya-2rn3g—4o2-g—r2o5-k—zn2ozh-n—2360-kdzh-sravnit-s-tablichnoj-velichinoj/