Энергетика химических реакций

УРОВЕНЬ В

Рассчитать изменение стандартных энтальпии и энтропии химической реакции

4HCl_(г) + O_2(г) = 2Н₂О_(г) + 2Сl_2(г)

	Дано: Уравнения химической реакции	Решение Изменение стандартных энтальпии и энтропии химической реакции рассчитываем на основании первого следствия из закона Гесса:
D _r H^o(298 K) –? D _rS ^o(298 K) –?

D _rH ^o(298 K) = [2D _f H^o(298 K, Н₂О_(г)) + 2D _f H^o(298 K, Cl_2(г))] –

– [4D _fH ^o(298 K, НCl_(г)) + D _fH ^o(298 K, О_2(г))];

D _rS ^o(298 K) = [2 S ^o(298 K, Н₂О_(г)) + 2 S ^o(298 K, Cl_2(г))] –

– [4 S ^o(298 K, НCl_(г)) + S ^o(298 K, О_2(г))],

где D _rH ^o(298 K, В) и S ^o(298 K, В) – стандартные энтальпии образования и энтропии веществ, которые находим из таблицы:

	4HCl_(г)	+ О_2(г)	= 2Н₂О_(г)	+ 2Сl_2(г)
D _rH ^o(298K) кДж/моль	4(-92,3)		2(-241,84)
S ^o(298 K), Дж/(мольК)	4(186,8)		2(188,7)	2(222,9),

тогда:

D _rH ^o(298 K) = 2(–241,84) – 4(–92,3) = –114,48 кДж;

∆ _rS ^o(298 K) = (2·188,7 + 2·222,9) – (4·186,8 + 205) = –129 Дж/К.

Ответ: D _rH ^o(298 K) = –114,48 кДж, D _rS ^o(298 K) = –129 Дж/К.

2. Стандартная энтальпия сгорания этилена (С₂Н₄) равна
–1410,8 кДж/моль. Написать термохимическое уравнение сгорания этилена и вычислить стандартную энтальпию его образования.

Дано: D _flH ^o(298 K, C₂H_4(г)) = = –1410,8 кДж/моль	Решение Составляем реакцию сгорания 1 моль этилена:
D _fH ^o(298 K, C₂H_4(г)) –?

1C₂H_4(г) + 3О_2(г) = 2СО_2(г) + 2Н₂О_(ж);

D _flH ^o(298 K) = – 1410,8 кДж/моль.

Стандартной энтальпией сгорания вещества называется тепловой эффект реакции полного сгорания 1 моль органического вещества до СО_2(г) и Н₂О_(ж) при стандартных условиях.

Следовательно, для данной реакции

D _flH ^o(298 K) = D _rH ^o(298 K) = –1410,8 кДж.

Для определения D _fH ^o(298 K, C₂H_4(г)) используем первое следствие из закона Гесса для этой же реакции:

D _rH ^o(298 K) = 2D _fH ^o(298 K, СО_2(г)) + 2D _fH ^o(298K, Н₂О_(ж)) –

– D _fH ^o(298 K, С₂Н_4(г)) – 3D _fH ^o(298 K, О_2(г)).

Откуда

D _fH ^o(298 K, С₂Н_4(г)) = 2D _fH ^o(298 K, СО_2(г)) +

+ 2D _fH ^o(298K, Н₂О_(ж)) – D _rH ^o(298K) – 3D _fH ^o(298K, О_2(г)).

Значения стандартных энтальпий образования (Н₂О_(ж) и СО_2(г)) берем из таблицы:

D _fH ^o(298 K, С₂Н_4(г)) = 2(–393,5) +

+ 2(–285,8) – (–1410,8) = 52,2 кДж/моль.

Ответ: D _fH ^o(298 K, С₂Н_4(г)) = 52,2 кДж/моль.

3. По заданным термохимическим уравнениям рассчитать стандартную энтальпию образования Fe₂O_3(к) из простых веществ:

Fe_(к)+1/2O_2(г) = FeO_(к), D _rH ^o(298 K, 1) = – 264,8 кДж. (4.1)

4FeO_(к)+ O_2(г)= 2Fe₂O_3(к), D _rH ^o(298 K, 2) = – 585,2 кДж. (4.2)

Дано: Термохимические уравнения двух реакций	Решение Стандартная энтальпия образования вещества есть тепловой эффект реакции образования 1 моль Fe₂O_3(к)из простых веществ при стандартныхусловиях. Запишем
D _rH ^o(298 K) искомой реакции

термохимическое уравнение реакции образования Fe₂O_3(к) из простых веществ Fe_(к) и O_2(г):

2Fe_(к) + 3/2O_2(г) = Fe₂O_3(к). (4.3)

Из двух реакций (4.1) и (4.2) необходимо получить реакцию (4.3). Для этого складываем термохимические уравнения (4.1) и (4.2), предварительно умножив на 2 стехиометрические коэффициенты реакции (4.1) и разделив на 2 стехиометрические коэффициенты реакции (4.2):

2Fe_(к)+ O_2(г) + 2FeO_(к)+ ½O_2(г)= 2FeO_(к)+ Fe₂O_3(к).

После сокращения получаем уравнение реакции (4.3):

2Fe_(к)+ 3/2O_2(г) = Fe₂O_3(к).

Для определения изменения стандартной энтальпии реакции (4.3) аналогичные математические действия осуществляем с тепловыми эффектами приведенных реакций (4.1) и (4.2):

D _rH ^o(298 K, 3) = 2D _rH ^o(298 K, 1) + ½D _rH ^o(298 K, 2) =

= 2(-264,8) + ½(-585,2) = – 822,2 кДж.

Так как реакция (4.3) соответствует образованию 1 моль Fe₂O₃ из простых веществ, то

D _fH ^o(298 K, Fe₂O₃) = – 822,2 кДж/моль.

Ответ: D _fH ^o(298 K, Fe₂O₃) = – 822,2 кДж/моль.

Дано: Е _ак = 60 кДж/моль а) Т ₁ = 320 К, Т ₂ = 360 К б) Т = 298 К, = 48кДж/моль	Решение а) Из уравнения Аррениуса получаем = ; = 1,09, где 10³ – коэффициент пересчета килоджоулей в джоули, тогда =10^1,09 = 12,3 раза.
а) –? б) –?