Учебное пособие Новокузнецк 2009
жүктеу/скачать 1.47 Mb.
|
13Примеры решения задачПример 1. Рассчитайте количество теплоты, которое выделится при взаимодействии 17 г NH3(г) с избытком кислорода и с образованием продуктов N2(г) и H2O(г) в расчёте на стандартные условия. Решение: Составим термохимическое уравнение реакции 4NH3(г) + 3O2 (г) = 2N2(г) + 6H2O(г). По табличным значениям стандартных энтальпий образования веществ, участвующих в реакции, рассчитаем стандартный тепловой эффект реакции ΔrH0298 = 6ΔfH0298(H2O) + 2 ΔfH0298(N2) – 4ΔfH0298(NH3)–3ΔfH0298(O2)=
Так как 1266 кДж теплоты выделится при вступлении в реакцию 4 моль аммиака, или 17·4 = 68 г, то при вступлении в реакцию 17 г аммиака выделится, соответственно (17 : 68)·(–1266) = –316,5 кДж. Ответ: –315,6 кДж. Пример 2. Рассчитайте стандартную теплоту образования СН3ОН(ж) исходя из уравнения реакции: СН3ОН(ж) + 2О2(г) = СО2(г) + 2Н2О(ж); ΔrH0298 = –726,5 кДж. Решение: ΔfH0298(СН3ОН) = 2ΔfH0298(H2O) + ΔfH0298(СО2) – ΔrH0298 = = 2(–285,83) + (–393,5) – (–726,5) = –238,66 кДж/моль. Ответ: –238,66 кДж/моль. Пример 3. Не производя вычислений, обоснуйте и установите знак ΔS процесса. Энтропия увеличивается или уменьшается? 2С(графит) + О2(г) = 2СО(г) Решение: Твёрдое кристаллическое вещество исчезает, превращаясь в менее упорядоченное газообразное состояние оксида углерода(II). Вместо одного моля газа образуется два моля газа, что тоже свидетельствует об уменьшении упорядоченности системы. Уменьшению упорядоченности системы соответствует возрастание энтропии, следовательно, в указанном процессе энтропия увеличивается. Ответ: ΔS>0.
2H2O(г) + C(графит) = CO2(г) + 2H2(г), определите термодинамическую возможность протекания реакции в стандартных условиях.
Рассчитаем изменение энергии Гиббса в стандартных условиях ΔrG0298 = ΔfG0298(СО2) + 2ΔfG0298(H2) – 2ΔfG0298(H2O) – ΔfG0298(С) =
Так как в ходе реакции энергия Гиббса должна увеличиваться, то эта реакция в стандартных условиях самопроизвольно неосуществима. Ответ: ΔrG0298>0, реакция термодинамически невозможна.
N2(г) + O2(г) = 2NO(г). Решение: Рассчитаем стандартный тепловой эффект реакции ΔrH0298= 2ΔfH0298(NO) = 180,8 кДж/моль. Рассчитаем стандартное изменение энтропии в ходе реакции ΔrS0298 = 2S0298(NO) – S0298(N2) – S0298(O2) = 2·210,6 – 191,5 – 205,0 =
Исходя из выражения ΔG = Δ H – TΔS при учёте, что при температурном равновесии ΔG = 0, рассчитаем примерную равновесную температуру Н = Т‡S, . Ответ: 7320 К. Пример 6. Определите, возможно ли самопроизвольное протекание реакции TiO2(тв) = Ti(тв) + O2(г) при 2000 К? Решение: Рассчитаем стандартный тепловой эффект реакции ΔrH0298= – ΔfH0298 (TiO2) = 1070 кДж. Рассчитаем стандартное изменение энтропии в ходе реакции ΔrS0298 = S0298(Ti) + S0298(O2) – S0298(TiO2) = 30,7 + 205,0 – 50,3 =
Исходя из выражения ΔG = ΔH – TΔS при учёте, что при температурном равновесии ΔG = 0, рассчитаем примерную равновесную температуру: Н = Т‡S, Указанная реакция становится термодинамически возможной только при температуре выше 5771 К, т.е. при 2000 К она невозможна. Ответ: невозможно.
Рассчитаем стандартную теплоту кипения Н2О: Н2О(ж) → Н2О(г). ΔvН0 = ΔfH0298(Н2О(г)) – ΔfH0298(Н2О(ж)) = –241,8 – (–285,8) = 44 кДж. Для перевода 1 моль Н2О в газообразном состоянии необходимо затратить 44 кДж тепла: 1 моль Н2О – 18 г –– 44 кДж 1000 г –– х1
Таким образом, для перевода 1 кг Н2О в газообразном состоянии необходимо затратить 2444,4 кДж тепла. ΔS0ф.п.= S0298(Н2О(г)) – S0298(Н2О(ж))=188,74 – 70=118,74Дж/моль‡К. ΔS0ф.п. = 118,74 Дж/моль‡К – изменение энтропии при участии 1 моль Н2О (18 г). 18 г –– 118,7 1000 г –– х2 Изменение энтропии при переходе 1000 г Н2О(ж) в газообразное состояние составляет 6594 Дж/К. жүктеу/скачать 1.47 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|