Вычислить значение дельта h298

Ответ

Энтальпия реакции равна сумме энтальпий продуктов реакции за вычетом суммы энтальпий реагентов реакции с учетом их стехиометрических коэффициентов.

Энтальпию для каждого из веществ можно найти в справочниках

Нашла значения, но ответ приблизительный, потому что в разных справочниках указана разная энтальпия для одного и того же вещества.
Для первой реакции:
2*(-276,9)+2*(-393,51)-(-1274)=-66,82 кДж
Для второй:
6*(-393.51)+6*(-285.8)-0-1274=2801.86 кДж

1.3 РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ “ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА И ТЕРМОХИМИЯ”
(для нехимических специальностей)

1. Рассчита й те Δ H o ₂₉₈ химическо й реак ц ии Na₂O(т) + H₂O(ж) → 2NaOH(т)
по значениям стандартных теплот образования веществ (, см. таблицу 1 приложения). Укажите тип реак ц и (экз о- или эндотермическая).

По данным таблицы 1 приложения, стандартные энтальпии образования Na₂O(т), H₂O(ж) и NaOH (т) при 298К равны соответственно –416, –286 и –427,8 кДж/моль. Используя следствие из закона Гесса, рассчитываем Δ H o ₂₉₈ химическо й реак ц ии :

Δ H o ₂₉₈ = 2( NaOH,т ) – [(Na₂O,т) + (H₂O,ж)] = 2 · (– 427,8) –
– [–416 + (–286)] = –153,6 кДж.

2. Определите, как изменяется энтропия при протекании химического процесса Na₂O(т) + H₂O(ж) → 2NaOH(т).

В данном процессе при взаимодействии 1 моль кристаллического и 1 моль жидкого вещества образуется 2 моль кристаллического вещества. Следовательно, система переходит в состояние с меньшим беспорядком, и энтропия уменьшается ( Δ S 0).

3. Рассчита й те величину Δ S o ₂₉₈ для про ц есса
Na₂O(т) + H₂O(ж) → 2NaOH(т), используя значения стандартных энтропи й веществ (см. таблицу 1 приложения).

Используя справочные данные: S o ( NaOH,т ) = 64,16 Дж/(моль · К),
S o (Na₂O,т) = 75,5 Дж/(моль · К), S o (H₂O,ж) = 70 Дж/(моль · К), рассчитываем Δ S o ₂₉₈ :

Δ S o ₂₉₈ = 2 · S o ( NaOH , т ) – [ S o (Na₂O, т ) + S o (H₂O, ж )] = 2 · 64,16 – (75,5 + 70) =
= – 17,18 Дж / К .

4. Рассчита й те изменение энергии Гиббса ( Δ G o ₂₉₈ ) для про ц есса
Na₂O(т) + H₂O(ж) → 2NaOH(т) по значениям стандартных энергий Гиббса образования веществ (см. таблицу 1 приложения). Возможно ли самопроизвольное протекание реакции при стандартных условиях и 298К ?

При стандартных условиях и T=298К Δ G o ₂₉₈ можно рассчитать как разность суммарной энергии Гиббса образования продуктов реакции и суммарной энергии Гиббса образования исходных веществ. Необходимые справочные данные: ( NaOH,т ) = –381,1 кДж/моль, (Na₂O) = –378 кДж/моль, (H₂O,ж) = –237 кДж/моль.

Δ G o ₂₉₈ = 2 · ( NaOH,т ) – [(Na₂O,т) + (H₂O,ж)] = 2 · (–381,1) –
– [–378 + (–237)] = –147,2 кДж.

Значение Δ G o ₂₉₈ отрицательно, поэтому самопроизвольное протекание реакции возможно.

Ответ: –147,2 кДж; возможно.

5. Определите, возможно ли при 95 o С самопроизвольное протекание про ц есса Na₂O(т) + H₂O(ж) → 2NaOH(т). Ответ обосну й те, рассчитав величину изменения энергии Гиббса при данно й температуре.

Переведем температуру в шкалу Кельвина: Т=273+95=368К. Для расчета Δ G o ₃₆₈ воспользуемся уравнением:

Воспользуемся изменениями энтальпии и энтропии, рассчитанными для данного процесса в предыдущих задачах. При этом величину изменения энтропии необходимо перевести из Дж /К в кДж/К, поскольку значения Δ H и Δ G обычно измеряют в кДж.

–17,18 Дж /К = –0,01718 кДж/К

Δ G o ₃₆₈ = –153,6 – 368 · (–0,01718) = –147,3 кДж.

Таким образом, Δ G o ₃₆₈ o С возможно.

Ответ: –147,3 кДж; возможно.

6. Составьте термохимическое уравнение реакции взаимодействия Na₂O(т) и H₂O(ж), если при этом образуется 1 моль NaOH (т). В ответе приведите количество теплоты, указанное в термохимическом уравнении.

Коэффициенты в термохимическом уравнении имеют смысл молей. Поэтому допустимы дробные значения коэффициентов. 1 моль гидроксида натрия может образоваться из 1/2 моля оксида натрия и 1/2 моля воды. В задании 1 (см. выше) рассчитано, что при образовании 2 моль NaOH в данной реакции выделяется 153,6 кДж теплоты ( Δ H o ₂₉₈ = –153,6 кДж). Поэтому при образовании 1 моль NaOH количество выделившейся теплоты будет в 2 раза меньше, т.е. 76,8 кДж. В термохимическом уравнении количество выделяющейся теплоты указывают со знаком “плюс”: 1/2 Na₂O(т) + 1/2 H₂O(ж) → NaOH (т) + 76,8 кДж.

Пример 1. Не производя вычислений, определите знак изменения энтропии в следующих реакциях:

Решение . В реакции (1) 1 моль NH₄NO₃ в кристаллическом состоянии образует 3 моль газов, следовательно, D_rS₁>0.

В реакциях (2) и (3) уменьшается как общее число молей, так и число молей газообразных веществ. Так что D_rS₂rS₃rS₃ имеет более отрицательное значение, чем D_rS₂, т.к. SH₂O_(Ж) Решение . Для ответа на вопрос следует вычислить D_rG°(298 K) прямой реакции. Зная, что DG есть функция состояния и что D_fG°(298 K) для простых веществ, находящихся в устойчивых (базовых) состояниях, равны нулю, находим D_rG°(298 K) процесса:

D_rG°(298 K) = [2 моль × (–137,27) кДж/моль+ 2 моль × 0 кДж/моль] – [1 моль × (–50,79) кДж/моль + 1 моль × (–394,38) кДж/моль] = 170,63 кДж.

Так как D_rG°(298 K)>0, то самопроизвольное протекание прямой реакции при стандартных условиях невозможно.

Пример 3. По изменению энтропии реакции определите, может ли следующая реакция протекать самопроизвольно при постоянной температуре:

Решение . Из табл. П3 находим:

Изменение энтропии химической реакции (D_rS°) равно:

D_rS° = 1 моль ×229,5 Дж/(моль×К) – [ 2 моль ×5,69 Дж/(моль×К) +

+3 моль×130,59 Дж/(моль×К)]=–173,65 Дж/К.

Данная реакция самопроизвольно протекать не может, так как D_rS° Решение . Находим значение D_rG°(298 K) рассматриваемых реакций.

Из табл. П4 находим:

D_fG°(298 K) (HCl) = –95,2 кДж/моль;

D_fG°(298 K) (HI) = 1,8 кДж/моль;

Отсюда для реакций (1) и (2) соответственно:

D_rG°(298 K) = 2 моль × (–95,2) кДж/моль – 2 моль × 1,8 кДж/моль = –194,0 кДж;

D_rG°(298 K) = 2 моль × 1,8 кДж/моль – 1 моль × (–33,8) кДж/моль= =37,4 кДж.

Отрицательный знак D_rG°(298 K)₁ указывает на возможность самопроизвольного протекания реакции (1), а положительное значение D_rG°(298 K)₂ означает, что реакция (2) в указанных условиях протекать не может.

Пример 5. Вычислить стандартное изменение свободной энергии Гиббса при 298,15 К для реакции NH_3(Г) + HCl_(Г) = NH₄Cl_(К) на основании стандартных значений D_fH°(298 K) и S°(298 K) (табл.П2 и П3).

D_rH° = 1 моль × (-315,39) кДж/моль — [1 моль × (-46,19) кДж/моль + 1 моль × (-92,31) кДж/моль] = -176,89 кДж (реакция экзотермическая).

Находим изменение энтропии реакции:

D_rS° = 1 моль × 94,5 Дж/(моль×К) — [ 1 моль × 192,5 Дж/(моль×К) + 1 моль × 186,68 Дж/(моль×К)] = -284,68 Дж/К.

Затем находим изменения свободной энергии Гиббса процесса:

D_rG°(298 K) = –176,89кДж + 298,15 К × 284,68×10 –3 кДж/К = –92,01 кДж.

Пример 6. Найдите изменение энтропии при плавлении 250 г свинца, если его удельная теплота плавления 23040 Дж/кг, а температура плавления составляет 327,4 °С .

Решение . Изменение энтропии при переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое равно:

где D_iH – теплота обратимого фазового превращения (i – подстрочный индекс, указывающий характер фазового перехода); Т – абсолютная температура фазового превращения.

Теплота плавления 0,25 кг свинца 23040 Дж/кг × 0,25 кг = 5760 Дж.

Абсолютная температура 327,4 + 273,15 = 600,55(К).

Изменение энтропии при плавлении 250г свинца D_mS =5760 Дж/600,55 К = 9,59 Дж/К.

Контрольные вопросы

101. Определите знак изменения энтропии для реакции

Возможно ли протекание этой реакции в стандартных условиях?

102. Возможна ли следующая реакция:

2Hg₂Cl_2(К) = 2HgCl_2(К) + 2Hg_(Ж)? Ответ подтвердите расчётом D_rG° (298 K) этой системы. Ответ : невозможна.

103. При какой температуре наступит равновесие системы

4HCl_(Г) + O_2(Г) 2H₂O(г) + 2Cl_2(Г), DH°= –114,42 кДж?

Хлор или кислород в этой системе является более сильным окислителем и при каких температурах? Ответ : 891 К.

104. Восстановление Fe₃O₄ оксидом углерода идёт по уравнению

Рассчитайте D_rG° (298 K) и решите, возможно ли самопроизвольное протекание этой реакции при стандартных условиях? Чему равно изменение энтропии в этом процессе? Ответ : 24,19 кДж; 31,34 Дж/К.

105. Рассчитайте значения D_rG° (298 K) реакций (а,б,в) и установите, в каком направлении они могут протекать самопроизвольно в стандартных условиях:

а) NiO_(К) + Pb_(К) Ni_(К) + PbO_(К);

б) Pb_(К) + CuO_(К) PbO_(К) + Cu_(К);

в) 8Al_(К) + 3Fe₃O_4(К) 9Fe_(К) + 4Al₂O_3(К).

Ответ : а) 22,5 кДж; б) – 59,7 кДж; в) – 3286,4 кДж.

106. Вычислите D_rG° (Т) для реакции

при 25 °С, 500 °С и 1500 °С. Зависимостью D_rH°и D_rS° от температуры пренебречь. Постройте график зависимости D_rG° от температуры и по графику найдите температуру, выше которой данная реакция в стандартных условиях может протекать самопроизвольно.

Ответ : 129,55 кДж; 53,3 кДж; – 107,1 кДж.

107. Определите знаки D_rH°, D_rS° и D_rG° для реакции

АВ_(К) + В_2(К) АВ_3(К) ,

протекающей при 298 К в прямом направлении. Убывать или возрастать будет D_rG° (298 К) с ростом температуры? Ответ : D_rS° Ответ : 120,5 Дж/К.

109. Вычислите изменение энтропии при испарении 250г воды при 25 °С, если молярная теплота испарения воды при этой температуре равна 44,08 кДж/моль. Ответ : 2053,4 Дж/К.

110. Теплота испарения бромбензола при 429,8 К равна 241,0 Дж/г. Определите D_vS при испарении 1,25 моль бромбензола. Ответ : 110,0 Дж/К.

111. Изменение энтропии при плавлении 100г меди равно 1,28 Дж/К. Рассчитайте удельную теплоту плавления меди, если температура плавления меди равна 1083 °С. Ответ : 17358,7 Дж/кг.

112. Удельная теплота плавления льда 33480 Дж/кг. Определите изменение молярной энтропии при плавлении льда. Ответ : 2,206 Дж/(моль×К).

113. Уменьшается или увеличивается энтропия при переходах:

а) воды в пар; б) графита в алмаз? Почему? Вычислите DS°(298 K) для каждого превращения. Сделайте вывод о количественном изменении энтропии при фазовых и аллотропических превращениях. Ответ : а) 118,78 Дж/(моль×К); б) – 3,25 Дж/(моль×К).

114. Реакция горения ацетилена идёт по уравнению

Вычислите D_rG° (298 К) и D_rS° (298 К). Объясните уменьшение энтропии в результате этой реакции. Ответ : –1235,15 кДж; –216,15 Дж/К.

115. Чем можно объяснить, что при стандартных условиях невозможна экзотермическая реакция

Зная тепловой эффект реакции и абсолютные энтропии соответствующих веществ, определите D_rG° (298 К) этой реакции. Ответ : 19,92 кДж.

116. Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе

2NO_(Г) + O_2(Г) 2NO_2(Г)?

Ответ мотивируйте, вычислив D_rG° (298 К) прямой реакции.
Ответ : – 69,70 кДж.

117. Исходя из значений стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ, вычислите D_rG° (298 К) реакции, протекающей по уравнению

Может ли эта реакция при стандартных условиях идти самопроизвольно?
Ответ : – 92,01 кДж.

118. При какой температуре наступит равновесие системы

CO_(Г) + 2H_2(Г) CH₃OH_(Ж), DH° = – 128,05 кДж?

119. При какой температуре наступит равновесие системы

CH_4(Г) + CO_2(Г) 2CO_(Г) + 2H_2(Г), DH° = 247,37 кДж?

120. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите D_rG° (298 К) реакции, протекающей по уравнению

Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ :
– 957,79 кДж.

121. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите D_rG° (298 К) реакции, протекающей по уравнению

Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ :
– 130,79 кДж.

122. Вычислите D_rH°, D_rS° и D_rG°(T) реакции, протекающей по уравнению

Возможна ли реакция восстановления Fe₂O₃ водородом при температурах 500 К и 2000 К? Ответ : 96,61 кДж; 138,73 Дж/К; 27,2 кДж;
–180,85 кДж.

123. Какие из карбонатов: BeCO₃ или BaCO₃ – можно получить по реакции соответствующих оксидов с СО₂? Какая реакция идёт наиболее энергично? Вывод сделайте, вычислив D_rG° (298 К) реакций.
Ответ : 31,24 кДж; –216,02 кДж.

124. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите D_rG° (298 К) реакции, протекающей по уравнению

Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ :
–142,13 кДж.

125. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите D_rG° (298 К) реакции, протекающей по уравнению

Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ :
–1331,26 кДж.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Учись учиться, не учась! 10423 — | 7909 — или читать все.

78.85.5.224 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно