Методические указания и контрольные задания по физической и коллоидной химии для студентов заочного обучения технологических специальностей. Цыренова С.Б - 46 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

Необходимые данные см. в табл.3 приложения.
Решение.
∆Σ∆ Σ∆GG G
Дж кмоль
п од еакции исх веществ298
0
36
392 741 2 237 245
209 350 10 127 601 10
=−=−−−⋅+
+⋅=−⋅
р .р .
[( , ) ( ,
,)] , / .
Задача 7. Вычислите по энергиям связи тепловой эффект реакции
С
2
Н
6
= С
2
Н
4
+ Н
2
.
Решение. Из табл.4 приложения находим связи: 358,15 для С - Н; 423,42 для С = С;
262,76 для С - С; 429,20 кДж/моль для Н-Н.
Тепловой эффект реакции вычисляем по приближенному уравнению
∆∆ ∆HnH nH
ii
исх
ii
кон
=−
∑
∑
() (),
где n
i
и ∆H
i
- число связей данного вида и отвечающая им энергия разрыва связи.
Таким образом,
∆∆
∆
∆
∆
∆
HH H H H H
CH CC CH CC HH
=+
−
−
−
−− −=−
64 ,
∆H =⋅ +
−
⋅
−
−
6 358 15 262 76 4 358 15 423 42 429 20,, ,,,,
∆H кДж моль
=
126 44,/.
Задача 8. Определите ∆Н, ∆U, ∆F, ∆G, ∆S при стандартных условиях для реакции
С
2
Н
2
+ 2Н
2
О (ж) = СН
3
СООН (ж) + Н
2
Необходимые данные взять из справочника.
Вещество
С
2
Н
2
(г) Н
2
О (ж) СН
3
СООН (ж) Н
2
(г)
∆H
o
298
6
10⋅
−
, Дж/кмоль
226,910 -286,043 -487,367 0
S
o
298
6
10⋅
−
, Дж/(кмоль⋅К)
200,963 69,990 159,943 130,680
Решение. Определяем тепловой эффект реакции при 298 К, воспользовавшись следст-
вием из закона Гесса:
()
(
)
()( )
[]
∆∆ ∆HH Н
Дж кмоль
o
об п од еакц
о
об исх веществ
298 298 298
66
487 367 2 286 043 226 910 10 142 191 10
=− =
=− −−⋅ + ⋅ =− ⋅
∑
∑
р. р .рр..
,,, ,/,
∆∆
∆
∆
∆
UH pVH nRT=
−
=
−
298 298
.
При расчете ∆U учитываются стехиометрические коэффициенты только газообразных
веществ:
∆nn n
HCH
=
−
=
−
=
222
11 0.
Следовательно, ∆∆HU
oo
298 298
= ;
() ()
∆SS S
Дж кмоль К
oo
под еакции
о
исх веществ
298 298 298
33
130 680 159 943
200 963 2 69 990 10 50 023 10
=−=+−
−+⋅⋅=−⋅ ⋅
∑∑
р .р .
[( , , )
(, ,)] , /( );
∆
∆∆GHTS
298 298
=−;
()
∆G Дж кмоль=− ⋅ − − ⋅ =−142 191 10 298 50 023 10 127 284
63
,,,/.Следовательно,
∆∆FG Дж кмоль
298 298
6
127 284 10==− ⋅,/.
Задача 9. Определите изменение энтропии при переходе 2 кг Н
2
О при р = 1,0133⋅10
5
Па
в пар. Удельная теплота испарения l = 2260,98⋅10
3
дж/кг.
Решение. ∆S в процессе фазового перехода подсчитывается по формуле
∆S
L
T
кип
= ,
где L - теплота испарения 2 кг воды. Следовательно,
L Дж=⋅ ⋅ = ⋅2 2260 98 10 4521 96 10
33
,,, 
     Необходимые данные см. в табл.3 приложения.
                   ∆G298
                     0
                         = Σ∆Gп р од.р еакции − Σ∆Gисх .веществ = [( −392,741) − ( −2 ⋅ 237,245 +
     Решение.
                   + 209,350)] ⋅ 10 3 = −127,601 ⋅ 10 6 Дж / кмоль.
     Задача 7. Вычислите по энергиям связи тепловой эффект реакции
                                     С2Н6 = С2Н4 + Н2.
      Решение. Из табл.4 приложения находим связи: 358,15 для С - Н; 423,42 для С = С;
262,76 для С - С; 429,20 кДж/моль для Н-Н.
       Тепловой эффект реакции вычисляем по приближенному уравнению
                             ∆H = ∑ (ni ∆Hi ) исх − ∑ (ni ∆Hi ) кон ,
     где ni и ∆Hi - число связей данного вида и отвечающая им энергия разрыва связи.
     Таким образом,
                       ∆H = 6∆H C − H + ∆H C − C − 4 ∆H C − H − ∆H C = C − ∆H H − H ,
                                ∆H = 6 ⋅ 358,15 + 262,76 − 4 ⋅ 358,15 − 423,42 − 429,20,
                                                  ∆H = 126,44кДж / моль.
     Задача 8. Определите ∆Н, ∆U, ∆F, ∆G, ∆S при стандартных условиях для реакции
                          С2Н2 + 2Н2О (ж) = СН3СООН (ж) + Н2
                      Необходимые данные взять из справочника.
                    Вещество                               С2Н2 (г)          Н2О (ж)      СН3СООН (ж)         Н2 (г)
                     ∆H   o
                                ⋅ 10 , Дж/кмоль
                                  −6                       226,910           -286,043          -487,367         0
                          298

                     S   o        −6
                               ⋅ 10 , Дж/(кмоль⋅К)         200,963           69,990            159,943       130,680
                         298

     Решение. Определяем тепловой эффект реакции при 298 К, воспользовавшись следст-
вием из закона Гесса:
                     ∆H 298 = ∑ ( ∆H 298
                                     o
                                         ) об р.п род.реакц − ∑ (∆Н298о ) об р.исх.веществ =
                          [                                              ]
                     = ( − 487,367) − ( − 2 ⋅ 286,043 + 226,910) ⋅ 10 6 = −142,191 ⋅ 10 6 Дж / кмоль,

                                          ∆U = ∆H 298 − p∆V = ∆H 298 − ∆nRT .
     При расчете ∆U учитываются стехиометрические коэффициенты только газообразных
веществ:
                             ∆n = n H2 − nC2 H2 = 1 − 1 = 0.
Следовательно, ∆H 298
                  o
                      = ∆U 298
                           o
                               ;
      ∆S 298
         o
             = ∑ ( S 298
                     o
                         ) п род.реакции − ∑ ( S298о ) исх.веществ = [(130,680 + 159,943) −              ∆G298 = ∆H 298 − T∆S ;
      − (200,963 + 2 ⋅ 69,990)] ⋅ 10 = −50,023 ⋅ 10 Дж / (кмоль ⋅ К );
                                          3                    3



        ∆G = −142,191 ⋅ 10 6 − 298( − 50,023 ⋅ 10 3 ) = −127,284 Дж / кмоль. Следовательно,

                                       ∆F298 = ∆G298 = −127,284 ⋅ 10 6 Дж / кмоль.
      Задача 9. Определите изменение энтропии при переходе 2 кг Н2О при р = 1,0133⋅105 Па
в пар. Удельная теплота испарения l = 2260,98⋅103 дж/кг.
      Решение. ∆S в процессе фазового перехода подсчитывается по формуле
                                                    L
                                           ∆S =         ,
                                                   Tкип
где L - теплота испарения 2 кг воды. Следовательно,
                            L = 2 ⋅ 2260,98 ⋅ 10 3 = 4521,96 ⋅ 10 3 Дж ,

Страницы