Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Примеры решения задач. Пример 1. Рассчитайте тепловой эффект реакции образования оксида железа (III) из простых веществ при стандартных условиях и стандартную энтальпию образования




Пример 1. Рассчитайте тепловой эффект реакции образования оксида железа (III) из простых веществ при стандартных условиях и стандартную энтальпию образования оксида железа (III), используя следующие термохимические уравнения:

2 Fe(т) + O2 (г) = 2FeO(т) , ∆H01 = - 527,4 кДж (а)

4FeO(т) + O2(г) = 2Fe2O3(т) , ∆H02 = -587,9 кДж (б)

 

Р е ш е н и е. 1) Записываем термохимическое уравнение образования оксида железа (III) из простых веществ:

4 Fe (т) + 3O2(г) = 2Fe2O3(т) , ∆H03 = ? , (в)

где ∆H03 – тепловой эффект этой реакции.

2) Для расчета ∆H03 необходимо провести такую комбинацию уравнений (а) и (б), которая позволит получить уравнение реакции (в). На основании закона Гесса с термохимическими уравнениями можно оперировать также, как с алгебраическими. Для получения искомого результата следует уравнение (а) умножить на 2, а затем суммировать с уравнением (б): 4Fe + 2O2 + 4FeO + O2 = 4FeO + 2Fe2O3

4Fe + 3O2 = 2 Fe2O3

3) Тепловые эффекты реакции являются составной частью термохимических уравнений, поэтому с ними проведем аналогичные преобразования:
2∙∆H01 + ∆H02 = ∆H03

4) Рассчитываем ∆H03 – тепловой эффект реакции (в):

∆H03 = 2×(–527,4) + (–587,9) = –1054,8 – 587,9 = – 1642,7 кДж.

5) Определяем стандартную энтальпию образования Fe2O3 (∆H0f, 298).

Согласно уравнению (в) в результате реакции образуются 2 моль Fe2O3, поэтому

∆H0f, 298 (Fe2O3) = ∆H03 /2 = – 1642,7 / 2 = – 821,35 кДж/моль.

Правильность расчета проверяем, сравнивая полученное значение со справочными данными табл. 2.

Пример 2. Определите возможность самопроизвольного протекания реакции восстановления оксида хрома (III) углеродом при 298К и 1500К.

 

Р е ш е н и е. 1) Записываем уравнение этой реакции с указанием агрегатного состояния реагирующих веществ: Cr2O3 (т) +3C(т) = 2Cr(т) + 3CO(г)

2) Согласно условию задачи необходимо ответить на вопрос: будет ли данная реакция протекать в прямом направлении? Критерием направленности химической реакции является изменение энергии Гиббса, а условием самопроизвольного протекания реакции в прямом направлении является соотношение G < 0. Поэтому для решения задачи необходимо определить величину G.

3) Определяем, будет ли данная реакция осуществляться при Т=298К, отвечающей стандартным условиям. Рассчитываем G по уравнению (6), которое для данной реакции имеет вид:

G0298 = (2×∆G0f, 298Cr + 3×∆G0f, 298 CO) – (∆G0f, 298 Cr2O3 + 3×∆G0f, 298C)

Для расчета используем значения ∆G0f, 298 приведенные в табл.2

Так как ∆G0f, 298 простых веществ Cr и С равны нулю, то уравнение упрощается:

G0298 = 3 моль×(-137,3 кДж/моль) – 1 моль×(-1046,8 кДж/моль)=
= -411,9 кДж + 1046,8 кДж = 634,9 кДж.

Вывод: G0298 > 0, поэтому в стандартных условиях невозможно самопроизвольное протекание процесса в прямом направлении, т.е. при 298К невозможно восстановить Cr2O3 до Cr.

4) Выясняем, возможна ли данная реакция при 1500К. В условиях, отличающихся от стандартных, величина G0Т рассчитывается по уравнению (7):
GТ = ∆H0298 T×∆S0298. Рассчитаем тепловой эффект химической реакции при стандартных условиях, используя уравнение (3) и значения ×∆H0f, 298 из табл.2.

∆H0298 = (2×∆H0f, 298 Cr + 3×∆H0f, 298 CO) – (∆H0f, 298 Cr2O3 + 3∙∆H0f, 298 С).

Но ∆H0f, 298 Cr = 0 и ∆H0f, 298 С = 0, поэтому имеем

∆H0298 = 3∙∆H0f, 298 CO – ∆H0f, 298 Cr2O3,

∆H0298 = 3 моль×(–110,5 кДж/моль) – 1 моль∙(–1141,0 кДж/моль) =
= −331,5 кДж + 1141,0 кДж = 809,5 кДж , ∆H0298 > 0
, значит реакция эндотермическая.

Определим изменение энтропии реакции при стандартных условиях. Для расчета используем уравнение (4) и значения S0 298 из табл.2.

∆S0298 = (2×S0 298 Cr + 3×S0 298 CO) – (S0 298 Cr2O3 + 3×S0 298 С),

∆S0298 = (2 моль×23,8 Дж/моль∙К + 3 моль×197,4 Дж/моль∙К) – (1 моль
×81,1 Дж/моль∙К + 3 моль×5,7 Дж/моль∙К) = 639,8 – 98,2 = 541,6 Дж/К.

∆S0298 > 0, т. е. реакция сопровождается увеличением энтропии.

Рассчитаем энергию Гиббса химической реакции при Т = 1500К, т.е. величину G1500: G1500 = ∆H0298 1500×∆S0298 ,

G1500 = 809,5 кДж – 1500К×541,6 Дж/К = 809,5 кДж – 1500×541,6 Дж.

Как видно, члены этого уравнения имеют разную размерность, поэтому приводим их к одной размерности 1 Дж = 1∙10-3 кДж и тогда имеем

G1500 = 809,5 – 1500×541,6/1000 = 809,5 – 812,4 = –2,9 кДж.

Вывод: G1500 < 0, значит при 1500К данная реакция протекает самопроизвольно, и при этих условиях можно получить металлический хром.

 

 

Таблица 2

Термодинамические величины некоторых веществ в стандартных условиях:

∆H0f, 298 кДж/моль, S0 298 Дж/моль∙К, ∆G0f, 298 кДж/моль.

 

Вещество ∆H0f 298 S0 298 ∆G0f, 298 Вещество ∆H0f, 298 S0 298 ∆G0f, 298
Al (т) +23,3 HCl(г) -92,3 +187,6 -95,3
Al2O3(т) -1677,0 +50,9 -1576,4 H2S(г) -20,2 +205,6 -33,0
Al2(SO4)3(т) -3434,0 +239,2 -3091,9 H2Se(г) +86,0 +221,0 +71,0
C(т) +5,7 H2Te(г) +154,0 +234,0 +138,0
CO(г) -110,5 +197,4 -137,3 Mg(т) +32,0
CO2(г) -393,0 +214,0 -394,0 MgO(т) -601,2 +26,9 -569,6
Cl2(г) +223,0 MgCO3(т) -1096 +65,7 -1029
CaO(т) -635,1 +29,7 -604,2 MgCl2(т) -645,0 +90,0 -595,0
Ca(OH)2(т) -966,2 +83,4 -896,8 N2(г) +191,5
CaCO3(т) -1206,0 +92,3 -1128,8 NH3(г) -46,2 +192,5 -16,6
Cr(т) +23,8 NO(г) +90,4 +210,6 +86,7
Cr2O3(т) -1141,0 +81,1 -1046,8 NO2(г) +33,9 +240,5 +51,8
Cu(т) +33,0 NH4Сl(т) -315,4 +94,5 -343,6
CuO(т) -156,0 +43,0 -127,0 O2(г) +205,0
Fe(т) +27,2 SO2(г) -296,9 +248,1 -300,4
Fe2O3(т) -821,3 +90,0 -741,0 SO3(г) -395,2 +256,2 -370,4
H2(г) +130,6 S(т) +31,9
H2O(г) -241,8 +188,7 -228,8 Ti(т) +31,0
H2O(ж) -285,8 +70,0 -237,5 TiCl4(г) -759,0 +353,1 -714,0

 




Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2019 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных