Для точных расчетов значения Н и S реакции должны быть взяты при температуре равновесного состояния. Но, по условию задачи, необходимо вычислить приблизительную температуру. Поэтому можно принять, что величины Н и S не зависят от температуры и вычислить эти величины из стандартных (табличных) значений энтальпий образования и энтропий соединений, участвующих в реакции.
1) Выписываем из справочника термодинамические константы веществ:
Вещество |
HСl(г) |
О2(г) |
Н2О(г) |
Сl2(г) |
fН°298, кДж/моль |
–91,8 |
0 |
–241,8 |
0 |
fS°298, Дж/(моль К) |
186,8 |
205,0 |
188,7 |
222,9 |
2) Вычисляем энтальпию реакции при стандартных условиях: rНº = (–241,8)·2 – (–91,8)·4 = –116,4 кДж.
3) Рассчитываем изменение энтропии в ходе реакции:
rSº = 2·222,9 + 2·188,7 – (205,0 – 4·186,8) = –128,9 Дж/К =
=–0,1289 кДж/К.
4)Вычисляем температуру:
T = −−0116,1289,4 = 903 K, или 630 °С.
Таким образом, при Т ≈ 630 °С система находится в равновесии (прямая и обратная реакции равновероятны).
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1.При взаимодействии 112 л азота (н.у.) с водородом выделяется 462 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение реакции и вычислите энтальпию образования аммиака.
2.Вычислите, какое количество теплоты выделяется при сжигании
100 л CH4.
3.Не проводя расчётов, укажите, в какой из двух эндотермических реакций энтальпия больше и почему: 1) BaCO3 = BaO + CO2; 2) MgCO3
=MgO + CO2.
4.Не проводя вычислений, определите, как изменяется энтропия
при протекании реакций: 1) MgO(к) + H2 = Mg(к) +H2O(ж); 2) 3MnO2(к) = Mn3O4(к) + O2.
90
5.Вычислите энергию Гиббса при 500 °С для реакции NiO(к) + Pb(ж) = Ni(к) + PbO(к) и укажите, в каком направлении она может протекать при данной температуре.
6.Исходя из двух термохимических уравнений:
1) Ca(OH)2 |
= CaO + H2O, |
rНº = 65,3 кДж, |
2) Ca(OH)2 |
+ SiO2 = CaSiO3 + H2O, |
rНº = –23,3 кДж, |
ине используя справочных данных, определите энтальпию реакции CaO
+SiO2 = CaSiO3.
7.Активные металлы могут гореть в атмосфере углекислого газа.
Вычислите энтальпию реакции: 2Mg(к) + CO2 = 2Mg(к) + С(графит) и определите, какое количество теплоты выделится при сгорании 1 кг магния.
8.Вычислите температуру, начиная с которой в обратимой реакции
CaCO3(к) ' CaO(к) + CO2 прямое направление преобладает над обратным.
9.Исходя из термохимических уравнений 1 и 2, вычислите энтальпию третьей реакции (справочником не пользоваться):
1) H2S(г) + 3/2O2(г) = H2O(ж) + SO2(г), |
rНº = –561,1 кДж, |
|
2) |
S(к) +O2(г) = SO2(г), |
rНº = –296,2 кДж, |
3) |
2H2S(г) +SO2(г) = 3S(к) + 2H2O(ж), |
rНº = ? |
10. Установите расчётом, может ли протекать при 500 °С реакция:
Cu(к) + ZnO(к) = Cu2O(к) + Zn(ж).
11. Исходя из двух термохимических уравнений (не используя справочных данных), определите стандартную энтальпию образования
хлорида меди (I): |
|
|
1) |
CuCl2(к) + Cu(к) = 2CuCl(к), |
rНº = –56,0 кДж, |
2) |
Cu(к) + Cl2(г) = CuCl2(к), |
rНº = –216,0 кДж. |
12.Получение железа из FeO с помощью углерода возможно по двум реакциям: 1) FeO + 1/2C(графит) = Fe + 1/2CO2; 2) FeO + C(графит) = Fe + CO. Какой процесс термодинамически более вероятен при 1000 К?
13.Для определения энтальпии образования фторида кальция было взято 2,0 г кальция и достаточное количество фтора. В ходе реакции между ними выделился 61 кДж теплоты. Вычислите опытное значение энтальпии образования фторида кальция и погрешность опыта, если справочная величина равна –1214,6 кДж/моль.
14.Вычислите энергию Гиббса и установите, в каком направлении могут протекать при 25 °С реакции:
1)Cu(к) + PbO(к) = Pb(к) + CuO(к),
2)8Al(к) + 3Fe2O3(к) = 6Fe(к) + 4Al2O3(к).
15.Исходя из двух термохимических уравнений:
91