Сборник задач и упражнений по химии. Лебедева М.И - 42 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

П р и м е р 50 Реакция восстановления Fe
2
O
3
водородом протекает
по уравнению:
Fe
2
O
3(кр)
+ 3H
2(г)
= 2Fe
(кр)
+ 3H
2
O
(г)
; ∆H = +96,61 кДж.
Возможна ли эта реакция при стандартных условиях, если изменение
энтропии ∆S = 0,1387 кДж/(моль⋅K)? При какой температуре начнется вос-
становление Fe
2
O
3
?
Решение Вычисляем ∆G реакции:
∆G = ∆H – T∆S = 96,61 – 298⋅0,1387 = +55,28 кДж.
Так как ∆G > 0, то реакция при стандартных условиях невозможна;
наоборот, при этих условиях идет обратная реакция окисления железа
(коррозия).
Найдем температуру, при которой ∆G = 0:
∆H = T∆S; T = ∆H/ ∆S = 96,61/0,1387 = 696,5 К.
Следовательно, при температуре 695,5 К начнется реакция восстанов-
ления Fe
2
O
3
. Иногда эту температуру называют температурой начала реак-
ции.
П р и м е р 51 Вычислите ∆H
0
х.р
, ∆S
0
х.р
, ∆G
т
реакции, протекающей
по уравнению:
Fe
2
O
3(кр)
+ 3С
(графит)
= 2Fe
(кр)
+ 3CO
(г)
.
Возможна ли реакция восстановления Fe
2
O
3
углеродом при температурах
500 и 1000 К?
Решение
∆H
0
х.р
и ∆S
0
х.р
находим из соотношений (4.1.2) и (4.1.3):
∆H
0
х.р
= [ 3(–110,53) + 2⋅0] – [–822,16 + 3⋅0] =
= –331,56 + 822,10 = +490,57 кДж;
∆S
0
х.р
= (2⋅27,15 + 3⋅197,55) – (87,45 + 3⋅5,74) = 542,28 Дж/К.
Энергию Гиббса при соответствующих температурах находим из со-
отношения (4.1.4):
∆G
500
= 490,57 – 500⋅542,28/1000 = 219,43 кДж;
∆G
1000
= 490,57 – 1000⋅542,28/1000 = –51,71 кДж.
Так как ∆G
500
> 0, а ∆G
1000
< 0, то восстановление Fe
2
O
3
углеродом возмож-
но при 1000 К и невозможно при 500 К.
Задачи
При решении задач данного раздела использовать значения табл. 4.
291 Теплоты растворения сульфата меди (CuSO
4
) и медного купороса
(CuSO
4
⋅5H
2
O), равны –66,11 кДж и 11,72 кДж соответственно. Вычислите
теплоту гидратации сульфата меди.
292 Вычислите тепловой эффект и напишите термохимическое урав-
нение реакции горения одного моля этана (C
2
H
6
(г)), в результате которой
образуются пары воды и диоксид углерода. Сколько теплоты выделится
при сгорании этана объемом 1 м
3
(н.у.)?
293 Вычислите тепловой эффект реакции горения бензола, которая вы-
ражается термохимическим уравнением: C
6
H
6(ж)
+ 7/2O
2(г)
= 6CO
2(г)
+ +
3H
2
O
(г)
.
294 Газообразный этиловый спирт можно получить при взаимодейст-
вии этилена и водяных паров. Напишите термохимическое уравнение этой
реакции, вычислите ее тепловой эффект.
295 Напишите термохимическое уравнение реакции взаимодействия
оксида углерода(II) и водорода, в результате которой образуются газооб-
разные метан и вода. Сколько теплоты выделится при этой реакции, если
был получен метан объемом 67,2 дм
3
(н.у.)?
296 Кристаллический хлорид аммония образуется при взаимодействии
газообразных аммиака и HCl. Напишите термохимическое уравнение этой
реакции, вычислите ее тепловой эффект. Сколько теплоты выделится, если в
реакции был израсходован аммиак объемом 10 дм
3
(н.у.)?

Страницы