Скотаренко_9492_ИДЗ2_Химия_В14
.pdfМИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА) Кафедра Физической химии
Химия Индивидуальное домашнее задание № 2
Вариант № 14
Выполнил: студент гр. № 9493 Скотаренко Д.Д. Проверил: доцент кафедры Рахимова О.В.
Оценка:
Санкт-Петербург
2020
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Индивидуальное домашнее задание №2. |
|
|
|
|||||||||||||||||
Задание №1: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2(г) |
|
|
2 |
(г) |
|
∆ ,298( 6 6(ж)) |
|
|||||||
теплоты. Стандартные энтальпии |
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
, |
|
||||||||||||||||
Найти стандартную энтальпию образования жидкого бензола |
|
|
, если |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кДж. |
|
|
|
|
|
|
∆ ,298 2(г) = −393. 5 молькДж |
|
||||||||||||
известно, что при сгорании 3,6 г. бензола до |
|
|
|
|
|
|
|
выделяется 140.194 кДж |
||||||||||||||||||||||
∆ ,298 |
2 (г) = −241.8 моль |
|
образования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
обр. 6 |
6(ж) |
|
кдж . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 (т) + 3 2(г) |
= 6 6(ж) |
|
||||||||||||
∆ ,298 |
= моль |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|||||||||||
Запишем реакцию, энтальпию которой нам надо найти: |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
2(г) + |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кДж |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
2 |
2(г) = 2 (г), ∆ ,298 |
2 (г) = −241.8 моль. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Запишем имеющиеся у нас данные: |
|
|
|
|
кДж. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
(т) + 2(г) |
= 2(г), ∆ ,298 2(г) |
= −393. 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
6 6(ж) |
|
15 |
2(г) |
|
|
2(г) |
|
|
2 |
(г) |
+ |
|
|
моль |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
+ 2 |
|
|
|
= 6 |
|
+ 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 6(ж) = |
||||||||
энтальпию сгорания 1 мольЗначит, 1 моль бензола – 78 грамм. |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
Мы знаем теплоту сгорания 3,6 г. жидкого бензола. Нам необходимо найти стандартную |
||||||||||||||||||||||||||||||
(6 12 + 6) моль |
= 78 моль. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
г |
|
жидкого бензола. Молярная масса бензола: |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Составим пропорцию: |
|
|
|
|
|
(Данные из |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Изменение |
|
3,6 г. бензола при сгорании выделяют 140,194 кДж теплоты |
|
|||||||||||||||||||||||||||
= 3037.5367 кДж |
|
|
|
|
|
|
|
|
кДж теплоты |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
78 г. бензола при сгорании |
|
|
|
сгор. 6 6(ж) = |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∆ ,298 |
|||
(Данные из справочника: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
справочника: Q=3135,58 кДж) |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
= −3037.5367 |
молькДж. |
|
кДж |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
энтальпии, так как реакция экзотермическая, будет |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Теперь запишем |
|
|
|
∆ ,298 сгор. 6 6 ж = −3135.58 моль) |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
∆ ,298 |
сгор. 6 6(ж) = 6 ∆ ,298 |
2(г) + 3 ∆ ,298 2 |
(г) − (15 ∆ ,298 2(г) + |
|||||||||||||||||||||||||||
+∆ ,298 |
обр. 6 |
соотношение для реакции горения( ) |
: |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|||||||||||||||||||
6(ж) ) |
|
|
|
|
|
2(г) + 3 ∆ ,298 2 |
(г) − 15 |
|
|
|||||||||||||||||||||
∆ ,298 |
обр. 6 |
6(ж) |
= 6 ∆ ,298 |
∆ ,298 2(г) − |
||||||||||||||||||||||||||
−∆ ,298 |
сгор. 6 6(ж) |
|
(−393. |
5) + 3 (−241.8) − |
|
|
|
2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||
∆ ,298 |
обр. 6 |
6(ж) |
= 6 |
15 0 − (−3037.5367) |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кдж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Либо, если |
|
≈ −49 моль. |
(−393. 5) + 3 (−241.8) − 15 0 − (−3135.58) |
|
||||||||||||||||||||||||||
∆ ,298 |
обр. 6 |
6(ж) |
= 6 |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
взять данные из справочника: |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кдж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
С этими |
|
|
= 49.18 моль. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
данными получается, как в справочнике. Мне кажется, что, либо в задании ошибка, либо так специально и задумано, но, на всякий случай, приведу оба варианта. Ответ: -49 кДж/моль (по заданию), 49.18 кДж/моль (по справочным данным).
При T=500K и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 (тв) |
+ 2(г) |
= 2 (тв) |
+ (тв) |
|
|
||||||||||||||||||||||
2. Пользуясь справочными данными, определить, в каком направлении пойдёт процесс: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Определим |
|
|
|
|
|
= 4 атм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(∆500) |
|
|||||||||||||||
Подставим выражения для |
|
|
∆500 |
= ∆500 − 500 ∆ 500 |
|
|
. Запишем формулу: |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
стандартное2 |
изменение свободной энергии Гиббса |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
∆ |
|
|
= ∆ |
|
|
+ ∆ |
|
|
|
|
изменения энтальпии образования и изменения значения |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
(500 − 298) − 798 ∆ |
|
|
|
+ ∆ |
|
ln |
500 |
. |
|
|||||||||||||||||||||||
энтропии реакции при 500К: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
500 |
|
|
298 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
298 |
|
|
|
|
298 |
|
|
|||||||||||||
∆ 298 |
|
|
∆298 |
|
|
∆298 |
|
∆ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
= 2 ∆ ,298 (тв) + ∆ ,298 (тв) − (2 ∆ ,298 (тв) + |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Определим |
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
, |
|
|
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
298 2(г) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
+∆ , |
) = (2 (−601,24) |
+ 0) − 2 0 + (−393.5) = −808,98 кДж. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
∆298 |
= 2 ∆298 (тв) |
+ ∆298 (тв) − (2 ∆298 (тв) + |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дж |
|||
+∆298 2(г) ) = (2 (26.94) + 5.74) − 2 32.55 + (213.60) = −219.08 |
К . |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
∆ |
= 2 |
(тв) |
+ |
(тв) − |
2 (тв) − |
2(г) |
= 2 37.41 + |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
+8,53 −2 24,80 − 37,13 = −3,38 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Так как |
|
|
|
|
|
, то |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
∆500 = −633441.059 Дж = −633,44 кДж |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
Получим изменение свободной энергии Гиббса: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
3. При |
∆500 < 0 |
|
|
|
реакция пойдёт в прямом направлении. |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
1000К катализатор понижает энергию активации на 30000 кДж/моль. Во сколько |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
раз возрастает скорость реакции? |
1 |
= − |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Воспользуемся уравнением Аррениуса: |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
= − |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Следовательно, скорость |
|
|
|
1 − 2 |
|
= |
1 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
1 = |
1 |
= |
1− 2 |
= 36.97 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
химической реакции увеличилась в 36,97 раз.
4. Как изменится скорость реакции 2А+3В=C+D, если в смеси концентрацию вещества А уменьшили в 3 раза и снизили температуру с 410 до 370 К? Энергия активации 180000
Дж/моль. |
|
|
3 |
|
2 |
3 |
||
|
2 |
|
|
|||||
Воспользуемся соотношениями для скоростей реакции и уравнениями Аррениуса: |
||||||||
1 |
= 1 |
|
|
|
; 2 = 2 |
9 |
; |
|
1 |
= − 1 |
; 2 = |
− 2; |
|
||||
1 |
= − |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
= 302.307; |
|
|
|||||
2 |
− 2 |
|
|
|
|
|
|
12 = 9 12 = 2720.763;
Следовательно, скорость реакции уменьшилась в 2720.63 раз.