Задача №3

Определите, насколько отличается тепловой эффект при постоянном давлении от теплового эффекта при постоянном объеме при T = 298 К для реакции, приведенной в табл. 2.

Решение:

Решение задачи рассмотрим на примере реакции синтеза аммиака:

.

Из первого закона термодинамики (1) для случая, когда в системе не совершается других видов работы, кроме работы расширения,

;

.

Изменение внутренней энергии и изменение энтальпии связаны формулами:

, (19)

или

, (20)

где n – изменение числа молей газообразных продуктов в ходе реакции.

Таким образом, соотношение ∆H и ∆U определяется знаком n.

Для реакции

n = (2) – (1 + 3) = – 2;

n < 0, следовательно H < U.

Определим разницу ∆H – ∆U при T=298 К:

∆H – ∆U = nRT =

= (–2)·8,314 Дж/(моль·К)·298К = – 4955,14 Дж = – 4,96 кДж.

Задача №4

Определите стандартную теплоту образования соединения (табл. 4) из простых веществ, если известна его теплота сгорания при температуре Т =298 К и давлении р = 1,0133·10⁵ Па. Принять, что продуктами сгорания являются CO_{2 (Г)}, H₂О _(Ж), и N_{2 (Г)}.

Использовать известные теплоты сгорания простых веществ:

Н= – 393,795 кДж/моль;

Н= – 286,043 кДж/моль.

Таблица 4

Вариант	Вещество	, кДж/моль
1	нитрометан	709,278
2	нитроэтан	981,852
3	этиленгликоль	1180,315
4	глицерин	1662,239
5	диметиламин	1774,229
6	ацетон	1787,012
7	циклогексан	3919,910
8	этилацетат	2246,390
9	пропанол-1	2011,853
10	этанол	1370,680
11	амиловый спирт	3323,222
12	муравьиная кислота	254,580
13	* хлороформ	428,060
14	анилин	3398,588
15	диэтиловый эфир	2726,710
16	пиридин	2577,140
17	валериановая кислота	2853,859
18	толуол	3950,769
19	октан	5516,163
20	муравьиная кислота	254,580

Продолжение таблицы 4

Вариант	Вещество	, кДж/моль
21	бутанол	2671,900
22	** хлорметан	759,940
23	пентан	3509,200
24	уксусная кислота	874,580
25	нитробензол	2884,00
26	** хлорбензол	3110,300
27	м-ксилол	4551,810
28	нитроглицерин	1541,400
29	1,4-диоксан	2316,560
30	бензол	3267,580

^* Продукты сгорания: CO_{2 (Г)}, Cl_2(Ж) и HCl _(Р-Р);

^** Продукты сгорания: CO_{2 (Г)}, H₂О_(Ж) и HCl _(Р-Р).

Решение:

Вычислим стандартную теплоту образования карбамида . По определению теплота образования – это тепловой эффект реакции образования одного моля вещества из простых веществ при стандартных условиях. Следовательно, в задаче требуется найти тепловой эффект реакции:

+ .

Для решения задачи применим метод комбинирования термохимических уравнений.

Воспользуемся изменениями энтальпий следующих реакций:

(а) , Н₁= –634,749 кДж/моль.

(b) , Н₂= – 393,795 кДж/моль.

(c) , Н₃= – 286,043 кДж/моль.

Необходимая нам реакция образования карбамида из простых веществ получается при сложении термохимических уравнений (b) и (c), за вычетом уравнения (а). Уравнение (c) необходимо умножить на коэффициент 2. Следовательно,

= –393,795 + 2·(–286,043) – (–634,749) = –331,132 кДж/моль.

Справочная величина теплоты образования карбамида

= –333,170 кДж/моль.