Примеры решения задач. Задача 1.Рассчитать энтальпию образования метилового спирта из элементов

Задача 1. Рассчитать энтальпию образования метилового спирта из элементов

С(тв) + 2Н₂(г) + ½О₂(г) = СН₃ОН(ж) + ∆Н_Х,

используя следующие данные:

∆Н_С(тв) = - 393,78 кДж/моль

∆Н_Н2(г) = -286,03 кДж/моль

∆Н_{СН3ОН(ж)}= -627,59 кДж/моль

∆Н_О2(г) = 0.

Решение. Согласно следствию из закона Гесса тепловой эффект реакции равен разности сумм теплот сгорания исходных веществ и продуктов реакции:

∆Н = ∑ ∆Н_{сгор. исх.} - ∑ ∆Н_{сгор. продуктов}

С учетом стехиометрических коэффициентов находим энтальпию образования спирта:

∆Н_Х = -393,78 + 2·(-286,03)-(-627,59) = -338,25 кДж/моль

Ответ: -338,25 кДж/моль

Задача 2. Вычислите сколько литров азота (н.у.), участвовало в реакции с водородом при образовании аммиака, если оказалось, что при этом выделилось 18,45 кДж теплоты.

Решение:

N₂ + 3Н₂ → 2NН₃

∆Н =∆Н⁰_N2 + ∆Н⁰_Н2 = - 46,19кДж/моль

½N₂ + 1,5Н₂ → NН₃ - 18,45

V_NН3= 0,5·22,4 = 11,2 л

11,2 л NН₃ — 46,19 кДж х = = 4,47 л

х л NН₃ — 18,45 кДж

Ответ: 4,47 л

Задача 3. Вычислить изменение свободной энергии реакции (∆G_р) получения разбавленной уксусной кислоты из этанола на основании табличных данных стандартных свободных энергий образования веществ в водных растворах (∆G_обр) (см. приложение).

Решение. ∆G_р = ∑G_{образ.пр} - ∑G_{образ.реаг}

Реакция описывается суммарным уравнением:

С₂Н₅ОН_(водн) + О₂ → СН₃СООН_(водн) + Н₂О_(ж)

Применяя формулу для расчета свободной энергии реакции и данные условия, получим ∆G_р = -95,38 + (-56,69) – (-43,39) – 0 = -108,7 ккал/моль

Ответ: -108,7 ккал/моль

Задача 4. Образование сероводорода из простых веществ протекает по уравнению:

Н₂(г)+S(р) → Н₂S(г)

∆Н = -20,15 кДж. Вычислить ∆S⁰₂₉₈ и ∆G⁰₂₉₈. Возможно ли образование сероводорода из простых веществ при стандартных условиях.

Решение: ∆S⁰_298(Н2) = 130,59 Дж/К·моль, ∆S⁰_298(S) = 31,88 Дж/К·моль, ∆S⁰_298(Н2S) = 205,64 Дж/К·моль

∆ S⁰_298(Н2S) = ∑S _прод. - ∑S _исход.

∆S⁰_298(Н2S) = 205,64 – 130,59 – 31,88 = 43,17 Дж/К·моль

∆G = ∆Н – Т∆S Т=298К

∆G⁰₂₉₈ = -20,15·10³ – 298·43,17= 33014,66 Дж

Ответ: 43,17 Дж/К·моль; 33014,66 Дж

Так как ∆G>0 образование сероводорода из простых веществ при стандартных условиях не возможно.