Химия. Сборник задач и упражнений. Часть I. Лямина Г.В - 44 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

87
По следствию из закона Гесса рассчитаем стандартные эн-
тальпию и энтропию реакции:
Δ
r
Н
0
= 2 · Δ
f
Н
0
298
(Fe) + 3 · Δ
f
Н
0
298
(Н
2
О) –
– (Δ
f
Н
0
298
(Fe
2
О
3
)+3 · Δ
f
Н
0
298
(Н
2
)),
Δ
r
Н
0
= 3 · (–241,7) + 821,3 = 96,2 кДж;
Δ
r
S
0
= 2 ·
f
S
0
298
(Fe) + 3 ·
f
S
0
298
(Н
2
О)–(
f
S
0
298
(Fe
2
О
3
)+3 ·
f
S
0
298
(Н
2
)),
Δ
r
S
0
= (2 · 27,15 + 3 · 188,8) – (89,8 + 3 · 130,6) = 139,1 Дж/К.
Рассчитаем энергию Гиббса при 1000 К:
Δ
r
G
1000
= 96,2·10
3
– 1000 · 139,1 = –42,9 · 10
3
Дж = –42,9 кДж.
Так как Δ
r
G
1000
< 0, прямой процесс термодинамически
возможен, т. е. возможно восстановление Fe
2
О
3(к)
водородом
для получения свободного металла при 1000 К.
Пример 5
При какой температуре наступает равновесие системы
4HCl
(г)
+ O
2(г)
⇄ 2H
2
O
(г)
+ 2Сl
2(г)
,
если тепловой эффект реакции Δ
r
Н
0
= –114,4 кДж,
f
S
0
298
(Н
2
О) = 188,8 Дж/(моль·К),
f
S
0
298
(НCl) = 186,7 Дж/(моль·К),
f
S
0
298
(О
2
) = 205 Дж/(моль·К),
f
S
0
298
(Cl
2
) = 223 Дж/(моль·К).
Зависимостью Δ
r
Н
0
и Δ
r
S
0
от температуры пренебречь.
Решение
В состоянии химического равновесия Δ
r
G = 0. Так как
Δ
r
G = Δ
r
Н – ТΔ
r
S = 0, Δ
r
Н = ТΔ
r
S, отсюда Т = Δ
r
Н/Δ
r
S.
Рассчитаем Δ
r
S
0
для этой реакции:
Δ
r
S
0
= 2 ·
f
S
0
298
(Н
2
О) + 2 ·
f
S
0
298
(Cl
2
) – 4 ·
f
S
0
298
(НCl) – S
0
298
(О
2
);
Δ
r
S
0
= 2 · 188,8 + 2 · 223 – 4 · 186,7 – 205 = –128,2 Дж/К = 0,128 кДж/К.
Т = –114,4/–0,128 = 891 К.
Таким образом, равновесие наступит при
Т = 891 К.
88
5.6. Задачи для самостоятельного решения
141. На разложение некоторого количества оксида меди
(II) было затрачено 12,8 кДж теплоты. При этом образовалось
5,0 г меди. Определить энтальпию образования оксида меди.
Ответ: –163,8 кДж/моль.
142. При сжигании графита образовался оксид углерода
(IV) массой 8,86 г. Изменение энтальпии этой реакции
Δ
r
Н
0
298
= –79,2 кДж. Вычислите стандартную энтальпию обра-
зования СО
2
.
Ответ: –393,3 кДж/моль.
143. Написать термохимическое уравнение реакции рас-
творения оксида меди (II) в соляной кислоте. Сколько тепла
выделяется при растворении 100 г оксида?
Ответ: Δ
r
Н
0
298
= –5,6 кДж; выделится 7 кДж тепла.
144. Рассчитать стандартную энтальпию образования ок-
сида азота, зная тепловой эффект реакции:
4NH
3 (г)
+ 5О
2 г)
→ 4NO
(г)
+ 6Н
2
О
(г)
,
r
Н
0
298
= –906 кДж.
Сколько тепла выделится (поглотится) при сгорании 25 г
аммиака?
Ответ: 90,3 кДж/моль; 333 кДж.
145. Сколько тепла выделится (поглотится) при разложе-
нии 200 г СаСО
3
по реакции
СаСО
3
(к)
= СаО
(к).
+ СО
2
(г)
;
r
Н
0
298
= 178,2 кДж.
Ответ: 356,4 кДж.
146. Разложение гремучей ртути при взрыве идет по
уравнению
Hg(ONC)
2
= Hg + 2CO + N
2
;
r
Н
0
298
= –364,2 кДж.
Определить количество теплоты, выделившейся при взрыве
1,5 кг Hg(ONC)
2
.
Ответ: 1919 кДж.
147. При взаимодействии 3 молей оксида азота (I) с ам-
миаком образуются азот и пары воды. При этом выделяется

Страницы