Примеры решения задач. Пример 1. Определите возможность протекания реакции, ее тепловой эффект и изменение энтропии в реакции

Пример 1. Определите возможность протекания реакции, ее тепловой эффект и изменение энтропии в реакции:

СН_4(г) + 2O_2(г) = СO_2(к) + 2Н₂О_(г)

Решение. В соответствии со следствием из закона Гесса имеем

Изменение и определяем из уравнений:

Используя табличные данные, получаем

Н⁰ = (-241,98 · 2) + (-393,8) – (-74,86) = -802,9 кДж

G^o = (-228,8 × 2) + (-394,6) – (-50,85) = -801,35 кДж

S^o = (188,9 · 2 +213,8) – (205,0 · 2 + 186,44) = -4,84 Дж

Так как G^o < 0, возможно самопроизвольное протекание реакции.

Термохимическое уравнение имеет вид

СН_4(г) + 2O_2(г) = СO_2(к) + 2Н₂О_(г); Н⁰ = -802,9кДж.

Пример 2. При сгорании 1 г графита до углекислого газа (при стандартных условиях) выделилось 32,8 кДж теплоты. Определите стандартную энтальпию образования CO_2(г).

Решение. Запишем уравнение реакции:

С _{(графит)} + О_2(г) = СО_2(г); Н⁰ =?

Очевидно, что для получения одного моля углекислого газа требуется сжечь 1 моль атомов углерода, т.е. 12 г.

Тепловой эффект сжигания

1 г графита – (-32,8) кДж

12 г − х кДж

Вопросы для самоподготовки

1. Сформулируйте понятие энтальпии, энтропии, изобарно-изотермического потенциала (энергии Гиббса).

2. Сформулируйте закон Гесса. Почему химические и фазовые превращения сопровождаются выделением или поглощением энергии?

3. Почему тепловые эффекты реакций нейтрализации сильных кислот сильными основаниями одинаковы, а значения энтальпий реакции нейтрализации слабых кислот сильными основаниями и наоборот - различны?

4. При какой температуре наступит равновесие системы:

С_(граф.) + СО_2(г) = СО_(г)?

5. Рассчитайте изменение энтальпии, энтропии и энергии Гиббса для реакции окисления NO в NO₂ в стандартных условиях.

а. Возможна ли эта реакция при 25°С?

б. Какой фактор – энтальпийный или энтропийный – определяет знак этой реакции?

6. Какое количество теплоты выделится при сгорании 1 м³ метана, взятого при н.у., если при сгорании образуются Н₂О и СО₂?

7. При растворении 10 г CaCI₂ в 200 см³ воды температура повысилась на 7,7 К. Вычислите теплоту гидратации CaCI₂, если теплота растворения CaCI₂ · 6H₂O равна 19,08 кДж/моль. Удельную теплоемкость раствора можно принять равной удельной теплоемкости воды.

8. Какие из перечисленных оксидов могут быть восстановлены водородом до свободного металла при 298 К: CaO, SnO₂, Cr₂O₃?

9. При полном сгорании этилена с образованием жидкой воды выделилось 6226 кДж теплоты. Найдите объем вступившего в реакцию кислорода (T = 25°C, P = 750 мм рт.ст.).

ТЕСТЫ

1. При восстановлении 12,7 г оксида меди (II) углем (с образованием СО) поглощается 100,8 кДж теплоты. Определить ΔH˚ образования CuO

а) - 635,0 кДж/моль;

б) -293,6 кДж/моль;

в) 348,3 кДж/моль;

г) 128,6 кДж/моль.

2. Энтальпия растворения CuSO₄ · 5H₂O в воде равна +117,7 кДж, а энтальпия гидратации CuSO₄ равна – 77,8 кДж. Вычислить энтальпию растворения CuSO₄.

а) 39,9 кДж;

б) 195,5 кДж/;

в) -195,5 кДж;

г) -28,6 кДж.

3. При сгорании 2 г графита до углекислого газа (стандартных условия) выделилось 65,6 кДж теплоты. Определить теплоту образования CO_2(г).

а) 393,6 кДж/моль;

б) 264,3 кДж/моль;

в) 1028,3 кДж/моль;

г) – 444,5 кДж/моль.

4. Какое количество теплоты выделится при гашении 1 кг оксида кальция (тепловой эффект реакции равен –369,1 кДж/моль).

а) 3746 кДж;

б) 369,1 кДж;

в) 738,2 кДж;

г) 6591 кДж.

5. Сколько л азота, приведенных к н.у., участвовало в реакции с водородом при образовании аммиака, если при этом выделилось 18,45 кДж теплоты?

а) 8,43 л;

б) 22,4 л;

в) 4,47 л;

г) 11,2 л.