Примеры решения задач
Периодическая система / Методика решения задач по теоретическим основам химической технологии / Примеры решения задач

1.

Вычислить тепловой эффект реакции получения гидроксида кальция

СаО(т) + Н2О(ж) = Са(ОН)2(т), если теплота образование СаО(т) равна +635701,5Дж/моль, теплота образования Н2О(ж) +285835,5 Дж/моль и теплота образования Са(ОН)2 +986823 Дж/моль.

Решение:

Тепловой эффект реакции

СаО (т) + Н2О (ж) = Са(ОН)2(т) по первому следствию закона Гесса, будет равен теплоте образования Са(ОН)2(т) минус теплота образования Н2О(ж) и теплота образования (СаО(т)):

ΔrН0298 =∑(nj •ΔfН0298)прод - ∑(ni• ΔfН0298)исх.

ΔrН0298=1 моль•ΔfН0298(Са(ОН)2(т)) - (1 моль ΔfН0298(СаО(т)) +

+1 моль• ΔfН0298(Н2О (ж)))=1 моль*986823 Дж/моль - (1 моль* 635701,5 Дж/моль +

+ 1 моль*285835,5 Дж/моль)= 65 286 Дж.

Ответ: 65286 Дж.

2.

Вычислите изменения энергии Гиббса в реакции димеризации диоксида азота при стандартной температуре, при 0 и 100єС. Сделать вывод о направлении процесса.

Решение:

При стандартной температуре 298 К изменение энтальпии в реакции

2NO2 (г) N2O4(г) равно (первое следствие закона Гесса)

ΔrН0298 =∑(nj •ΔfН0298)прод - ∑(ni• ΔfН0298)исх.

Δ rН0298 =1 моль* 9660 Дж/моль – 2 моль*33800 Дж/ моль = - 57940 Дж

Изменение температуры равно

ΔrS0298 =∑ (nΔfS0298) прод. –∑(nΔfS0298)исход = 1 моль*304 Дж/моль*К -

–2 моль*234 Дж/моль*К = - 164 Дж/К

Зависимость энергии Гиббса реакции от температуры описывается уравнением

ΔG0T

=ΔH0T– TΔS0T

При стандартной температуре

ΔrG0298=ΔH 0298– TΔS0298 = - 57940 Дж – (298 К*(-164 Дж/К)) = -9068 Дж/моль

Отрицательное значение энергии Гиббса реакции говорит о том, что смещении равновесия вправо (самопроизвольный процесс), т.е. в сторону образования диоксида азота.

При 0єС (273К)

ΔrG0273 = -57940 Дж + 273К* 164 Дж/К = -13168 Дж/моль

Более высокое отрицательное значение ΔG273 по сравнению с ΔG0298 свидетельствует о том, что при 273 К равновесие еще больше смещено в сторону прямой реакции.

При 100єС (373 К)

ΔrG373 = -57940 Дж + 373К*164 Дж/К = 3232 Дж/моль.

Положительная величина ΔG373 указывает на изменение направления реакции: равновесие смещено влево, т.е. в сторону распада димера N2O4 (реакция невозможна). Ответ: при 0єС (273 К) ΔrG273= -13168 Дж/моль, реакция протекает самопроизвольно; при 100єС (373 К) ΔrG373= 3232 Дж/моль, реакция невозможна.

3

. Составьте термохимическое уравнение горения метана СН4 и рассчитайте объем воздуха, необходимый для сжигания 1моль метана, если известно, что при сгорании 5,6 л метана выделяется 220 кДж теплоты, содержание кислорода в воздухе равно 20%.

Решение:

СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О, ∆Н<0

Находим количество вещества метана объемом 5,6 л

Если при сгорании СН4 количеством вещества 0,25 моль выделяется 220 кДж теплоты, то при сгорании СН4 количеством вещества 1 моль выделяется 880 кДж теплоты.

Термохимическое уравнение:

СН4 +2О2 = СО2+ 2Н2О+ 880 кДж

Из уравнения реакции видно, что на сгорание СН4 количеством вещества 1моль расходуется О2 количеством вещества 2 моль, на сгорание СН4 количеством вещества 0,25 моль расходуется х моль О2, откуда х = 0,5 моль.

Кислород количеством вещества 0,5 моль занимает объем 11,2 л.

В воздухе 20% кислорода, следовательно, объем воздуха будет равен

Ответ: 880 кДж, 56 л.

Смотрите также

68 молекул в ответе за все заболевания человечества
Профессор Джейми Март из университета Калифорнии в Сан-Диего утверждает, что всего лишь 68 молекул ответственны за все заболевания человечества. Насколько прав оказался учёный в своих выводах, мы уз ...

Менделеев Дмитрий Ивановы и химия
Менделеев Дмитрий Ивановы-великий русский химик, открыватель периодического закона химических элементов. Родился 27 января 1834. в Сибири, в Тобольске. Отец Менделеева был директором гимназии, но, ...

Синтез химико-технологической схемы
Задание Требуется синтезировать ХТС, работающую по следующей технологии: Смесь, состоящую из компонентов А и B и инертного компонента нагревается в системе теплообмена до t1, пост ...