Химическая термодинамика (задачи, примеры, задания). Захаров И.В - 11 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МФТИ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

11
Средние энергии связи O–H и C–H находим в табл.1.2. Энергия
связи
(H–H) равна тепловому эффекту реакции H
2
⇔ 2H, т.е.
)(
H
H
−
ε
= 2∆
f
H
0
(Н)
= 436 кДж/моль (см. табл.1.1.).
Для
OHC
OC
42
)( −
ε
получим
OHC
OC
42
)( −
ε
= –183 + 440 + 410 – 436 = 231 кДж/моль.
«Нормальные» же ε(С–О) = 365 кДж/моль (табл.1.2). Столь
существенное различие можно связать с «напряжением» связи
С–О из-
за сильного искажения валентного угла
СОС в С
2
Н
4
О.
Задача 3. Адиабатическая бомба постоянного давления заполнена
смесью газов
Н
2
и XeF
6
состава 6:1 при Р
0
= 1атм. Смесь взрывают.
Оценить максимальные величины температуры и давления взрыва (
Т
М
и
Р
М
). Стандартная энтальпия образования XeF
6
при 298 К равна
– 280
кДж/моль.
Решение. Тепловыделение происходит в результате реакции:
XeF
6
+ 3H
2
= Xe + 6HF.
Используя величину
∆
f
H
0
(HF)
= – 268 кДж/моль из табл. 1.1, находим
∆
r
H
0
298
= 6·(–268) – (–280) = – 1328 кДж/моль.
Поскольку взрыв происходит в условиях постоянного объема,
величину
∆
r
H
0
298
следует считать равной изменению внутренней
энергии
∆
r
U
0
298
.
В результате реакции происходит увеличение числа молей
газообразных веществ:
∆
r
n = 3. Учет этого дает небольшую поправку на
величину
3RT = 7,45 кДж/моль, т.е. ∆
r
U
0
298
= – 1335 кДж/моль.
Максимальный характер расчетных
Р
м
и Т
м
определяется тем, что в
таком простейшем расчете не учитывается расход тепла на
термическую диссоциацию продуктов реакции.
Процесс взрыва мысленно разделяется на два: изотермического
проведения реакции при
298 К и последующей передачи продуктам
реакции тепла, выделившегося в результате реакции. По завершении
реакции в газовой смеси на каждый моль
Xe будет приходиться 6 молей
HF и 3 избыточных, не прореагировавших моля водорода.
Теплоемкости компонентов
C
v
[Дж/(моль·К)] конечной смеси Xe, HF и
H
2
равны, соответственно, 1,5R = 12,42 для Xe, 19,4+2,93
.
10
-3
Т для 
    Средние энергии связи O–H и C–H находим в табл.1.2. Энергия
связи (H–H) равна тепловому эффекту реакции H2 ⇔ 2H, т.е.
ε ( H − H ) = 2∆fH0(Н) = 436 кДж/моль (см. табл.1.1.).
    Для ε (C − O)        получим
                   C2 H 4O


     ε (C − O)             = –183 + 440 + 410 – 436 = 231 кДж/моль.
                 C2 H 4O


   «Нормальные» же ε(С–О) = 365 кДж/моль (табл.1.2). Столь
существенное различие можно связать с «напряжением» связи С–О из-
за сильного искажения валентного угла СОС в С2Н4О.

     Задача 3. Адиабатическая бомба постоянного давления заполнена
смесью газов Н2 и XeF6 состава 6:1 при Р0 = 1атм. Смесь взрывают.
Оценить максимальные величины температуры и давления взрыва (ТМ
и РМ). Стандартная энтальпия образования XeF6 при 298 К равна
– 280 кДж/моль.

     Решение. Тепловыделение происходит в результате реакции:

            XeF6 + 3H2 = Xe + 6HF.
                              0
Используя величину ∆fH         (HF) =
                                 – 268 кДж/моль из табл. 1.1, находим
∆rH0298   = 6·(–268) – (–280) = – 1328 кДж/моль.
   Поскольку взрыв происходит в условиях постоянного объема,
              0
величину ∆rH 298 следует считать равной изменению внутренней
            0
энергии ∆rU 298.
   В результате реакции происходит увеличение числа молей
газообразных веществ: ∆rn = 3. Учет этого дает небольшую поправку на
величину    3RT = 7,45 кДж/моль, т.е. ∆rU0298 = – 1335 кДж/моль.
Максимальный характер расчетных Рм и Тм определяется тем, что в
таком простейшем расчете не учитывается расход тепла на
термическую диссоциацию продуктов реакции.
   Процесс взрыва мысленно разделяется на два: изотермического
проведения реакции при 298 К и последующей передачи продуктам
реакции тепла, выделившегося в результате реакции. По завершении
реакции в газовой смеси на каждый моль Xe будет приходиться 6 молей
HF и 3 избыточных, не прореагировавших моля водорода.
Теплоемкости компонентов Cv [Дж/(моль·К)] конечной смеси Xe, HF и
H2 равны, соответственно, 1,5R = 12,42 для Xe, 19,4+2,93 . 10-3 Т для

                                        11

Страницы