Главная Случайная страница



Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника







Определение возможности протекания процесса по величине изменения энергии Гиббса





Пример. Возможна ли следующая реакция в стандартных условиях:

t

SiО2 (к) + 2NaОH (p) = Na2SiО3 (к) + Н2О (ж)

если ΔGо(SiО2 (к)) = –803,75 кДж/моль; ΔGо (Na2SiО3 (к))= –1427,8 кДж/моль;

ΔGо (NaОH(p)) = –419,5 кДж/моль; ΔGо2О (ж)) = –237,5 кДж/моль?

Можно ли выпаривать щелочь в стеклянном сосуде?

Решение. Изменение энергии Гиббса ΔGо298 реакции равно:

ΔGо = ΣGопрод. – ΣGоисх.;

ΔGо298 = (–1427,8 – 237,5) – (–803,75 –419,5·2)= –22,55 кДж;

ΔGо298 = –22,55 кДж (т. е. ΔG<0), а следовательно, данная реакция возможна. Щелочь нельзя выпаривать в стеклянном сосуде, так как в состав стекла входит SiО2.

 

Пример. Вычислить ΔGо для реакции 2Н2 (г)2 (г) 2О(г).

при 298, 500, 1000, 1500 К. Зависимостью ΔНо и ΔSo от температуры пренебречь. Построить график зависимости ΔGо от температуры и найти по графику температуру, ниже которой указанная реакция в стандартных условиях может протекать самопроизвольно.

Решение. Согласно уравнению ΔG = ΔН – TΔS влияние температуры на ΔG определяется знаком и величиной ΔS. Если пренебречь влиянием Т на значения ΔН и ΔS, то приведённая зависимость ΔG =ƒ(T) является уравнением прямой, наклон которой определяется знаком ΔS. при ΔS>0 прямая идет вниз, при ΔS<0 – вверх.

 

Определим величину ΔН°298 (исходные данные берем из табл.1)

Hºp = Σ∆Hºобр.(прод.) – Σ∆Hºобр.(исх..)

ΔН°298 = 2ΔН°обр.(H2O) – (2ΔН°обр.(H2) + 2ΔН°обр.(O2) = 2ΔН°обр.(H2O) =

=2(-241,84) = –483,68 (кДж) (на 2 моля H2O)

ΔН°обр.2О) = 0,5(–483,8) = –241,89 кДж/моль.<0

Следовательно, реакция экзотермическая.

 

Определим изменение энтропии данной реакции в стандартных условиях ΔS°298 (исходные данные берем из табл.1)

ΔSо = ΣSопрод. – ΣSоисх.:

ΔS°298= 2S°298.(H2O) – [2S°298.(H2) + S° 298.(O2)]= 2·188,74 – (2·130.6 + 205) =



–98,6(Дж/ К) = –0,0986(кДж/ К) < 0, ΔG =ƒ(T) прямая идет вверх.

 

Определим изменение энергии Гиббса ΔG°298 в стандартных условиях (исходные данные берем из табл.1):

ΔGо = ΣGопрод. – ΣGоисх.;

ΔG°298 = 2ΔG°298.(H2O) – [2ΔG°298(H2) – ΔG°298(O2)] = 2(–228,8) = –457,6 кДж.

Отрицательная величина ΔG°298 свидетельствует о том, что в стандартных условиях реакция самопроизвольно протекает в прямом направлении.

 

ΔG°298 = ΔН°298 – 298·ΔS0298 = –483,68 – 298·(–0,0986) = –457,6кДж

 

ΔG°500 = ΔН°298 – 500·ΔS0298 = –483,68 – 500·(–0,0986) = –434,38кДж

 

ΔG°1000 = ΔН°298 – 1000·ΔS0298 = –483,68 – 1000·(–0,0986) = –385,08кДж

 

ΔG°1500 = ΔН°298 – 1500·ΔS0298 = –483,68 – I500·(–0,0986) = –335,78 кДж

 

Построим график ΔG°Т =f(Т):

 

 

Температура перехода ~4500 К


13. РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

И ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

 

 

РЕКОМЕНДАЦИИ:

1. Внимательно изучить теоретический материал, используя конспекты лекций, данное учебное пособие и рекомендуемую литературу.

2. Проверить усвоение теории, ответив на контрольные вопросы, выполнив тестовые задания.

3. Разобрать примеры решения типовых задач.

 

 

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГОГ РЕШЕНИЯ

 

Задачи

1. Вычислите стандартную теплоту образования бензола С6Н6 (ж), если известны теплоты сгорания водорода, углерода и бензола.

2. Определите стандартную теплоту образования сероуглерода CS2, если известно, что

CS2 (ж) + 3О2 = СО2 (г) + 2SО2 (г) ΔНо298 = –1075 кДж/моль.

3. Вычислите ΔНо298 хлорида аммония, если для реакции

NH3 (г) + НС1(г) = NH4CI (к)

ΔНо298 = –176,93 кДж/моль.

4. Определите ΔНо298 BiCl3(к), если ΔНо298BiCl3(г) = –270,70 кДж/моль, а ΔНо возгонки BiCl3(к) 113,39 кДж/моль.

5. При взаимодействии 5 г металлического натрия с водой выделяется 40,25 кДж теплоты, а при взаимодействии 10 г оксида натрия с водой выделяется

36,46 кДж теплоты. Рассчитайте ΔНо298 Na20.

6. При растворении 16 г СаС2 в воде выделяется 31,3 кДж теплоты. Определите стандартную теплоту образования Са(ОН)2.

7. Определите ΔНо298 Fe2О3, если при реакции

2Fe + А12О3 = Fe2О3+ 2A1

на каждые 80 г Fe2О3 поглощается 426,5 кДж теплоты.

8. Тепловой эффект реакции

2(г) + 2H2S(г) = 3S(ромб) + 2Н2О(ж)

равен –234,50 кДж. Определите стандартную теплоту образования H2S.

9. Окисление аммиака протекает по уравнению

4NH3 (г) + 3О2 (г) = 2N2 + 6Н20(ж) ΔНо298 = –1528 кДж.

Определите стандартную теплоту образования NH3(г) и NH4ОH, если теплота растворения NH3(г) в воде равна –34,65 кДж.

10. Вычислите стандартную теплоту образования сахарозы С12Н22О11, если тепловой эффект реакции

С12Н22О11 + 12О2 = 12СО2 + 11Н2О(ж)



равен –5694 кДж.

11. Рассчитайте ΔНо298 ZnSО4, если известно, что

2ZnS + 3О2 = 2ZnО + 2SО2 ΔНо = –890,0 кДж;

2SО2 + О2 = 2SО3 ΔНо = –196,6 кДж;

ZnSО4 = ZnO + SО4 ΔНо = +234,0 кДж.

12. Восстановление диоксида свинца водородом протекает по уравнению

РbО2 + Н2 = РbО + Н2О(г) ΔНо = –182,8 кДж.

Определите стандартную теплоту образования РbО2.

13. Вычислите стандартную теплоту образования бензойной кислоты С6Н5СООН(к), если стандартная теплота сгорания бензойной кислоты равна

–3227,54 кДж/моль, а стандартные теплоты образования Н2О и СО2 см. в табл. 1 приложения.

14. Вычислите теплоту образования карбида кальция CaC2, исходя из теплового эффекта реакции

 

CaО + 3С = CaC2 + CО; ΔНо = 460,0 кДж.

 

15.Определите ΔНо298 образования этилена, используя следующие данные:

C2H4 (г) + 3O2 (г) = 2CO2 (г) + 2H2O(г), ΔНо = –1323 кДж;

C(графит) + O2 (г) = CO2 (г) ΔНо = –393,5 кДж;

H2(г) + ½ O2(г)=H2O(г); ΔНо = –241,8 кДж

 

16. Вычислите ΔНо реакций. Укажите, какая из них является эндотермической, а какая экзотермической. Тепловой эффект каких реакций представляет собой теплоту сгорания вещества?

а) 4NH3 (г)+5O2 (г)→4NO(г)+6H2O(г);

б) 4NH3 (г)+3O2 (г)→2N2 (г)+6H2O(г);

в) Fe2O3 (к)+3CO(г)→2Fe(к)+3CO2 (г);

г) CH4 (г)+2O2 (г)→CO2 (г)+H2O(ж);

д) 2Mg(к)+CO2 (г)→2MgO(к)+C(графит);

е) 2Сl2 (г)+H2O(г)→4HCl(г)+O2 (г);

ж) 3CH4 (г)+CO2 (г)+H2O(ж)→4CO(г)+8H2 (г);

и) CaO(к)+SiO2(к)→CaSiO3 (к);

к) 2H2S(г)+SO2(г)→3S(ромб)+2H2O(ж);

л) 2H2(г)+P4(т)→4PH3(г);

м) 3Fe(т)+2O2(г)→Fe2O3(к);

н) 2C2H2 (г)+5О2 (г)→4CO2 (г)+2H2O(г);

п) 4HF(г)+Br2 (ж)→2HBr(ж)+F2 (г);

р) CaO(к)+CO2 (г)→CaCO3 (к);

с) 4СО(г) + 2SO2 (г)→4СО2 (г) + S2 (г).

Как необходимо было бы записать уравнения некоторых реакций (каких?), чтобы теплота этих реакций могла бы быть названа теплотой сгорания?

 

17. Вычислите тепловой эффект реакции

АI2O3 (к) + 3SO3 (г) = Al2(S04)3 (к),

если известны стандартные теплоты образования реагирующих веществ.

 

18. Зная стандартные теплоты сгорания этана, метана и водорода (см. табл. 2 приложения), определите ΔНо реакции:

С2Н6 (г) + Н2 (г) = 2СН4 (г)

19. Используя значение ΔНо298 реагирующих веществ, определите тепловой эффект реакции восстановления оксидом углерода оксида свинца (IV) до оксида свинца (II) с образованием диоксида углерода.

 

20. По стандартным теплотам сгорания веществ рассчитайте ΔНо298 системы

С2Н5ОН (ж) + СH3СООН (ж) = СН3СООС2Н5 (ж) + Н2O

ΔНосгор..сн3соос2н5 = –2254,21 кДж/моль.

Конечные продукты сгорания – газообразный СО2 и жидкая Н2О.

 

21. Определите тепловой эффект реакции

NaH (к) + Н2О (ж) = NaOH (p) + Н2 (г)

по стандартным теплотам образования веществ, участвующих в реакции, если ΔНо NaH (к) = –56,94 кДж/моль, ΔНо NaОН (р) = –469,47 кДж/моль.

 

22. Определите тепловой эффект реакции

2PbS +3О2 = 2РbO + 2SО2 ,

используя значение стандартных теплот образования реагирующих, веществ.

 

23 Вычислите теплоту перехода графита в алмаз, если при образовании

одного моля СО2 из графита выделяется 393,5 кДж/моль, а из алмаза – 395,4 кДж/моль.

 

24. Исходя из реакций

КСIО3 = КС1 + ½О2; ΔНо = –49,4 кДж/моль,

KCIО4 = КС1 + 2О2; ΔНо = 33 кДж/моль,

вычислите ΔНо реакции

4KСIО3 = 3KCIО4 + КС1

 

25. Теплоты сгорания этана С2Н6 и этилена С2Н4 соответственно составляют –1560 и

–1411 кДж/моль. Вычислите ΔНо298 реакции гидрирования этилена

С2Н4 + Н2 = С2Н6

 

26. Теплоты сгорания бензола (г) и ацетилена соответственно составляют –3268 и

–1301 кДж/моль. Вычислите ΔНо298 реакции 3С2Н2 (г) = С6Н6 (г)

 

27. Теплота сгорания этилового спирта составляет –1409 кДж/моль. Вычислите ΔНо298 реакции

2СО + 4Н2 = С2Н5ОН + Н2О(ж)

28. Вычислите ΔНо298 реакции:

 

а) 2Li (к) + 2H2O (ж) = 2Li+(водн.) + 2ОН(водн.) + Н2 (г);

б) 2Nа (к) + 2H2O (ж) = 2Nа+(водн.) + 2ОН(водн.) + Н2 (г);

Стандартные энтальпии образования Li+(водн.), Nа+(водн.), ОН(водн.) принять соответственно равными –278,5, – 239,7 и –228,9 кДж/моль.

 

29. Исходя из ΔНо298 образования H2O (г) и следующих данных:

FeO (к) + CO (г) = Fe(к) + СО2 (г) ΔНо298 = –18,2 кДж;

2CO (г) + О2 = 2СО2 (г) ΔНо298 = –566,0 кДж;

вычислить ΔНо298 реакции

FeO (к) + H2 (г) = Fe (к) + H2O (г) .

 

30. Определить ΔНо298 реакции 3С2Н2 (г) = С6Н6 (ж), если ΔНо298 реакции горения ацетилена с образованием СО2 (г) и Н2O (ж) равна –1301 кДж/моль, а ΔНо298 образования С6Н6 (ж) составляет 82,9 кДж/моль.

 

31. При стандартных условиях теплота полного сгорания белого фосфора равна

760,1 к Дж/моль, а теплота сгорания черного фосфора равна 722,1 к Дж/моль. Чему равна теплота превращения черного фосфора в белый при стандартных условиях?

 

32. При получении азотной кислоты из KNО3 протекают следующие реакции:

KNО3 (к) + H24 (р) = KHSО4 (к) + HNО3 (г) (а)

2KNО3 (к) + H24 (р) = K24 (к) + 2HNО3 (г) (б)

Сколько теплоты выделяется (или поглощается) при получении 1 кг азотной кислоты, если 80% ее образуется по реакции (а), ΔНо (HNО3(г))=

–133,90 кДж/моль.

 

33. Разложение гремучей ртути при взрыве идет по уравнению

Hg(ONC)2 = Hg + 2CO + N2 + 364,2 кДж.

Определите объем выделившихся газов (н.у.) и количество теплоты, поглотившейся при взрыве 1,5 кг Hg(ONC)2.

 

34. Определите количество теплоты, выделяющейся при взаимодействии 50 г фосфорного ангидрида с водой по реакции

Р2O5 + Н2О = 2НРO3,

если тепловые эффекты реакции равны:

2Р + 5/2O2 = Р2O5 –1549,0 кДж;

2Р + Н2 + 3O2 = 2НРO3 –1964,8 кДж.

 

35. Вычислите количество теплоты, которое выделяется при сгорании 20 л диборана (н.у.), если ΔНо298В203 (к) и В2Н6 (г) соответственно равны –1264 и

+31,4 кДж/моль. Целесообразно ли использовать в качестве топлива диборан вместо этана, если стандартная теплота сгорания этана –1559,88 кДж/моль?

 

36. Найдите теплоту сгорания алмаза, если стандартная теплота сгорания графита равна –393,51 кДж/моль, а теплота фазового перехода

С (графит) → С (алмаз) равна 1,88 кДж/моль.

 

37. Какое количество теплоты выделяется при превращении 1 кг красного фосфора в черный, если ΔНоР (красный) = –18,41; ΔНоР (чёрный)= –43,20 кДж/моль?

 

38. Сколько нужно затратить теплоты, чтобы разложить 200 г Na23 до оксида натрия и диоксида углерода, если тепловые эффекты реакций равны:

Na23 + SiО2 = Na2SiО3 + СО2 +819,29 кДж;

Na2О + SiО2 = Na2SiО3 –243,5 кДж?

 

39. Сколько теплоты выделится при сжигании 38 г сероуглерода CS2?

40. При полном сгорании этилена (с образованием жидкой воды) выделилось 6226 кДж. Найти объем вступившего в реакцию кислорода (условия нормальные).

41. Водяной газ представляет собой смесь равных объемов водорода и оксида углерода (II). Найти количество теплоты, выделяющейся при сжигании 112 л водяного газа, взятого при нормальных условиях.

 

42. Сожжены с образованием H2O (г) равные объемы водорода и ацетилена, взятых при одинаковых условиях. В каком случае выделится больше теплоты? Во сколько раз?

 

43. Найти массу метана, при полном сгорании которой (с образованием жидкой воды) выделяется теплота Q, достаточная для нагревания 100г воды от 20 до 30ºС. Мольную теплоемкость воды принять равной С = 75,3 Дж/(моль·К).

Q = C·ν·Δt, где ν – число молей воды.

 

44. Найти количество теплоты, выделяющееся при взрыве 8,4 л гремучего газа (2Н2 + О2), взятого при нормальных условиях.

 








Date: 2015-09-18; view: 1942; Нарушение авторских прав



mydocx.ru - 2015-2021 year. (0.026 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию