Тема 3. Энергетика химических процессов Задания 41-60 (таблица 5)

Пример.

Реакция горения этана выражена термодинамическим уравнением:

C₂H₆(г) + 3,5 O₂(г) = 2 CO₂(г) + 3 H₂O(ж);

= -1559,87 кДж/моль. Вычислите энтальпию образования этана, если известны стандартные энтальпии образования:

CO₂ (г) = -393,57 кДж/моль

H₂O(ж) = -285,84 кДж/моль

Решение: Используя следствие из закона Гесса, можно записать:

, откуда

Подставим табличные значения термодинамических величин и зная, что энтальпии образования простых веществ равны нулю, получаем:

Реакция горения этана экзотермическая т.к.

Контрольные задания.

На основании стандартных энтальпий образования и абсолютных стандартных энтропий (таблица 21) соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса и температуру равновесного состояния указанной в таблице 5 реакции, а так же возможность протекания данной реакции в прямом направлении при стандартных условиях.

Таблица 4

№	Уравнение
41	CO2(г) + 4H2(г) = CH4(г) + 2H2O(ж)
42	Fe2O3(к) + 3H2(г) = 2Fe(к) + 3H2O(г)
43	PCl5(г) = PCl3(г) + Cl2(г)
44	CO(г) + 3H2(г) = CH4(г) + H2O(г)
45	C2H4(г) + 3O2(г) = 2H2O(ж) + 2CO2(г)
46	2CH4(г) = C2H2(г) + 3H2(г)
47	C(к) + O2(г) = CO2(г)
48	Аl2O3(к) + H2(г) = Al(к) + H2O(г)
49	N2(г) + 3H2(г) = 2NH3(г)
50	2CO(г) + O2(г) = 2CO2(г)
51	CO(г) + H2O(ж) = CO2(г) + H2(г)
52	CO(г) + Cl2(г) = 2COCl2(г)
53	2C2H6(г) + 7O2(г) = 6H2O(ж) + 4CO2(г)
54	CaO(к) + H2O(ж) = 2Ca(OH)2(к)
55	CaCO3(к) = CaO(к) + CO2(г)
56	2H2O2(ж) = 2H2O(ж) + O2(г)
57	О2(г) +4HCl(г) = 4HCl(г) + 2H2O(ж)
58	NH4Cl(к) + NaOH(к) = NaCl(к) + NH3(г) + H2O(г)
59	2ZnS(к) + 3O2(г) = 2ZnO(к) + 2SO2(г)
60	2C2H2(г) + 5O2(г) = 2H2O(ж) + 4CO2(г)

Тема 4. Химическая кинетика, катализ и химическое равновесие Задания 61 – 80 (таблица 6)

Пример 1.

Как изменится скорость химической реакции между азотом и водородом N₂(г) + 3H₂(г) 2NH₃(г), если, не изменяя температуру, уменьшить давление системы в 2 раза?

Решение: По закону действующих масс

V = k[N₂][H₂]³.

Для уменьшения давления системы в 2 раза, объем ее следует увеличить в 2 раза. При этом во столько же раз уменьшиться концентрация каждого из участвующих в реакции компонентов. Концентрация азота будет равна [N₂]/2 и водорода [H₂]/2. Скорость химической реакции при этих условиях будет:

V’ = k[N₂/2][H₂/2]³ = 1/16k[N₂][H₂]³

и соотношение скоростей

При уменьшении давления в системе в 2 раза скорость химической реакции между азотом и водородом уменьшиться в 16 раз.

Пример 2.

Напишите выражение константы равновесия для гетерогенной системы

SO₂(г) + 2H₂S(г)3S(т) + 2H₂O(г)

Как следует изменить концентрацию и давление, чтобы сместить равновесие в сторону обратной реакции?

Решение: Концентрация твердого вещества в уравнении закона действующих масс не учитывается, следовательно:

V_пр = k₁[SO₂][H₂S]²

V_обр = k₂[H₂O]²

Руководствуясь принципом Ле-Шателье, который гласит: «Если на систему, находящуюся в равновесии, оказать какое-либо воздействие, то в результате протекающих в ней процессов равновесие сместится в направлении, уменьшающем это воздействие», приходим к выводу, что для смещения равновесия в сторону обратной реакции надо увеличить концентрацию водяного пара или уменьшить концентрацию SO₂ и H₂S.