Учебное пособие по общей и неорганической химии для самостоятельной работы студентов. Часть 1. Общая химия. Амиров Р.Р - 50 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

КФУ | Казань

Составители: 

Рубрика: 

50
ΔS
о
обр.,298
, 142.7 5.7 27.2 30.6 197.5
Дж/(K·моль)
При какой приблизительно температуре начнет протекать эта
реакция?
Решение. Для изменения энтальпии (ΔH
о
) и энтропии (ΔS
о
) ре-
акции имеем
ΔH
о
= ΔH
о
обр.,298
(Fe) + ΔH
о
обр.,298
(Ti) + 3·ΔH
о
обр.,298
(CO) –
ΔH
о
обр.,298
(FeTiO
3
) – 3·ΔH
о
обр.,298
(C) = 0 + 0 + 3·(-110.5) –
(-1254.0) – 3·0 = 922.5 кДж/моль;
ΔS
о
= ΔS
о
обр.,298
(Fe) + ΔS
о
обр.,298
(Ti) + 3·ΔS
о
обр.,298
(CO) –
ΔS
о
обр.,298
(FeTiO
3
) – 3·ΔS
о
обр.,298
(C) = 27.2 + 30.6 + 3·(197.5) –
142.7 – 3·5.7 = 490.5 Дж/(K·моль).
Отсюда для изменения свободной энергии реакции (ΔG
о
) при
1500 К получаем
ΔG
о
= ΔH
о
– TΔS
о
= 922500 – 1500·490.5 = 186750 Дж/моль > 0,
следовательно, реакция при этой температуре самопроизволь-
но идти не может. Реакция начнет протекать при достижении
условия ΔG
о
= ΔH
о
– TΔS
о
< 0, то есть при T > ΔH
о
/ΔS
о
=
922500/490.5 = 1880.7 К. Последняя оценка приближенная, по-
скольку не учитывает зависимости ΔH
о
и ΔS
о
от температуры.
4.3. Упражнения и задачи для самостоятельной работы
4.3.1. Приведите способы получения термодинамически неустойчи-
вых веществ и дайте примеры их синтеза.
4.3.2. Приведите примеры термодинамического и кинетического
контроля в химических реакциях.
4.3.3. В системе находятся воздух с парами воды и насыщенный
раствор, полученный введением в воду кристаллов хлорида
кальция и сульфата серебра, которые растворились не полно-
стью. Сколько и каких фаз присутствует в этой системе?
4.3.4. Напишите уравнения реакций, отвечающих стандартным эн-
тальпиям образования изопропанола, серной кислоты, нитрата
алюминия, сульфата железа(III), гептагидрата хлорида магния,
гипса (CaSO
4
·H
2
O).
4.3.5. При взаимодействии 2.95 г кристаллов меди с 4 л хлора (н.у.)
выделилось 10.0 кДж теплоты. Какова энтальпия образования
кристаллического хлорида меди(II)?
4.3.6. Определите стандартную энтальпию образования CaCO
3
(к.),
исходя из следующих данных:
а) С (графит) + О
2
(г.) = СO
2
(г.) ΔH
о
298
= -393.5 кДж,
б) Сa (к.) + ½О
2
(г.) = СаO (к.) ΔH
о
298
= -635.5 кДж, 
          ΔSообр.,298, 142.7         5.7             27.2       30.6      197.5
          Дж/(K·моль)
          При какой приблизительно температуре начнет протекать эта
          реакция?
          Решение. Для изменения энтальпии (ΔHо) и энтропии (ΔSо) ре-
          акции имеем
          ΔHо = ΔHообр.,298(Fe) + ΔHообр.,298(Ti) + 3·ΔHообр.,298(CO) –
          ΔHообр.,298 (FeTiO3) – 3·ΔHообр.,298 (C) = 0 + 0 + 3·(-110.5) –
          (-1254.0) – 3·0 = 922.5 кДж/моль;
          ΔSо = ΔSообр.,298(Fe) + ΔSообр.,298(Ti) + 3·ΔSообр.,298(CO) –
          ΔSообр.,298(FeTiO3) – 3·ΔSообр.,298(C) = 27.2 + 30.6 + 3·(197.5) –
          142.7 – 3·5.7 = 490.5 Дж/(K·моль).
          Отсюда для изменения свободной энергии реакции (ΔGо) при
          1500 К получаем
          ΔGо = ΔHо – TΔSо = 922500 – 1500·490.5 = 186750 Дж/моль > 0,
          следовательно, реакция при этой температуре самопроизволь-
          но идти не может. Реакция начнет протекать при достижении
          условия ΔGо = ΔHо – TΔSо < 0, то есть при T > ΔHо/ΔSо =
          922500/490.5 = 1880.7 К. Последняя оценка приближенная, по-
          скольку не учитывает зависимости ΔHо и ΔSо от температуры.

         4.3. Упражнения и задачи для самостоятельной работы

4.3.1.    Приведите способы получения термодинамически неустойчи-
          вых веществ и дайте примеры их синтеза.
4.3.2.    Приведите примеры термодинамического и кинетического
          контроля в химических реакциях.
4.3.3.    В системе находятся воздух с парами воды и насыщенный
          раствор, полученный введением в воду кристаллов хлорида
          кальция и сульфата серебра, которые растворились не полно-
          стью. Сколько и каких фаз присутствует в этой системе?
4.3.4.    Напишите уравнения реакций, отвечающих стандартным эн-
          тальпиям образования изопропанола, серной кислоты, нитрата
          алюминия, сульфата железа(III), гептагидрата хлорида магния,
          гипса (CaSO4·H2O).
4.3.5.    При взаимодействии 2.95 г кристаллов меди с 4 л хлора (н.у.)
          выделилось 10.0 кДж теплоты. Какова энтальпия образования
          кристаллического хлорида меди(II)?
4.3.6.    Определите стандартную энтальпию образования CaCO3 (к.),
          исходя из следующих данных:
          а) С (графит) + О2 (г.) = СO2 (г.) ΔHо298 = -393.5 кДж,
          б) Сa (к.) + ½О2 (г.) = СаO (к.)   ΔHо298 = -635.5 кДж,
                                                                             50

Страницы