2. Энергетические эффекты при образовании

РАСТВОРОВ

Энтальпией растворения вещества называется изменение энтальпии

при растворении 1 моля этого вещества в данном- растворителе.

Следует иметь в виду, что энтальпия растворения зависит от

температуры и количества взятого растворителя. Приводимые в

настоящем разделе значения относятся, если нет других указаний,

к комнатной температуре (18—20°С) и разбавленным растворам

(400—800 молей воды на 1 моль растворенного вещества).

Пример 1. При растворении 10 г хлорида аммония в 233 г воды температура

Понизилась на 2,80 градуса. Определить энтальпию растворения NH4CI.

Р е ш е н и е . При растворении взятого количества соли образуется довольно

разбавленный раствор, удельную теплоемкость которого (с) можно принять равной

удельной теплоемкости воды, т. е. 4,18 Дж/(г-К). Общая масса раствора (т)

равна 243 г. По понижению температуры (At) находим количество поглощенной

теплоты:

Q = cmAt = 4,18 • 243 (-2,80) = -2844 Дж « -2,84 кДж.

Следовательно, изменение энтальпии при растворении 10 г соли составляет

2,84 кДж. Мольная масса NH4CI равна 53,5 г/моль. Отсюда энтальпия растворения

соли равна:

ДЯ = 2,84 • 53,5/10 = 15,2 кДж/моль.

Пример 2. При растворении в воде 10 г безводного хлорида кальция выделилось

6,82 кДж, а при растворении в воде 10 г кристаллогидрата СаС1г • 6НгО

поглотилось 0,87 кДж. Вычислить энтальпию образования кристаллогидрата из

безводной соли и воды".

Р е ш е н и е . Процесс растворения безводной соли можно представить протекающим

в две стадии:

СаС12(к.) + 6 Н 2 0 ( ж . ) = СаС12 - 6Н2 0 ( к . ) , (A#i)

СаС12 - 6 Н 2 0 ( к . ) + п Н 2 0 ( ж . ) = СаС12 (р-р) + (п + 6) Н2 О (р-р). (ДЯ2)

Здесь АН% — энтальпия образования кристаллогидрата, а ДЯ2 — энтальпия

его растворения.

Суммарный процесс выразится уравнением

СаС12(к.) + (п + 6 ) Н 2 0 ( ж . ) = СаС12 (р-р) + (п + 6) Н2 О (р-р), (АЯ3)

где ДЯз — энтальпия растворения безводной соли.

Согласно закону Гесса, Д # з = /\Нг + ДЯ2 , откуда ДЯ1 - ДЯ3 - ДЯ2 . Для

нахождения искомой величины. (AHi) нужно, следовательно, вычислить энтальпию

растворения безводной соли (ДЯз) и кристаллогидрата (ДЯ2 ).

Мольная масса СаС12 равна 111 г/моль. Поскольку изменение энтальпии при

растворении 10 г СаС12 составляет 6,82 кДж, то

ДЯз = (-6,82) • 111/10 = -75,7 кДж/моль.

Мольная масса СаС12 • 6 Н 2 0 равна 219 г/моль, отсюда

ДЯ2 = 0,87 • 219/10 = 19,1 кДж/моль.

Окончательно для энтальпии образования кристаллогидрата получаем:

Д#1 = ДЯз - ДЯ2 = -75,7 - 19,1 = -94, 8 кДж/моль.

З а д а ч и

458. При растворении 10 г NaOH в 250 г воды температура

повысилась на 9,70°С. Определить энтальпию растворения NaOH,

принимая удельную теплоемкость раствора равной 4,18 Дж/(г-К).

459. При растворении одного моля H2S04 в 800 г воды температура

повысилась на 22,4 К. Определить энтальпию растворения

H2SO4, принимая удельную теплоемкость раствора равной

3,76 Дж/(г-К).

460. Энтальпия растворения NH4N03 в воде равна АН=

=26,7 кДж/моль. На сколько градусов понизится температура при

растворении 20 г NH4N03 в 180 г Н20, если удельную теплоемкость

получающегося раствора принять равной 3,76 Дж/(г-К)?

461. При растворении 8 г CuS04 в 192 г воды температура

повысилась на 3,95 градуса. Определить энтальпию образования

CuS04-5H2 0 из безводной соли и воды, если известно, что энтальпия

растворения кристаллогидрата составляет 11,7 кДж/моль,

а удельная теплоемкость раствора равна 4,18 Дж/(г-К).

462. Энтальпия растворения в воде Na2S04 • 10Н2О равна

78,6 кДж/моль. Рассчитать, на сколько градусов понизится температура

при растворении 0,5 моля этой соли в 1000 г воды,

принимая удельную теплоемкость раствора равной 4,18 Дж/(г-К).