Задание 2.

В этом задании предлагаются разные задачи для разных вариантов, например, для вариантов 1-15 необходимо определить термодинамические функции для образования вещества, не используя табличные данные.

По данным термохимическим уравнениям рассчитайте при Т = 298 К стандартные энтальпию, энтропию и энергию Гиббса образования вещества А.

Таблица 2. Исходные данные варианта.

Уравнения	rH0298, кДж	rS0298, Дж/К	rG0298, кДж	Вещество А
а)Zrт +ZrCl4г = 2ZrCl2г	+215	+208	+153	ZrCl2
б) Zrт +2Cl2г = ZrCl4г	-867	-116	-832

Решение:

Задание основано на том, что с уравнениями химических реакций можно производить любые математические действия. Те же самые операции производят и со значениями термодинамических функций.

1. Сложим левую и правую части уравнений (а) и (б):

Zr_т + ZrCl_4г + Zr_т + 2Cl_2г = 2ZrCl_2г + ZrCl_4г

2. Сократим на одинаковые слагаемые:

2Zr_т + ZrCl_4г + 2Cl_2г = 2ZrCl_2г + ZrCl_4г

3. Разделим левую и праву части на 2:

Zr_т + Cl_2г = ZrCl_2г

Рассчитаем энтальпию образования ZrCl₂:

[(а) + (б)]:2=(215-867):2= -326

Рассчитаем энтропию образования ZrCl₂:

[(а) + (б)]:2=(208-116):2= 46

Рассчитаем энергию Гиббса образования ZrCl₂:

[(а) + (б)]:2=(153-832):2= -226

_fH⁰₂₉₈(ZrCl_2г)=-326 кДж/моль

S⁰₂₉₈(ZrCl_2г)= 46Дж/моль∙К

_fG⁰₂₉₈(ZrCl_2г)=-226 кДж/моль

Задание 3.

Задание 3 содержит материал по теме «Химическое равновесие». В таблице 3 приведены исходные данные одного из вариантов для выполнения всех пунктов задания 3.

Таблица 3

№№	Реакция	Т	Кр	Т1, Т2
1	С2Н2 + Н2 ↔ С2Н4	600, 1000, 1500	1,19·109 5·102 3,09·10-1	800, 1400

3.1. Исходя из приведенных в табл.3 значений констант равновесия К_р при разных температурах, обсудите вопрос о выходе продуктов в ходе Вашей реакции с ростом (уменьшением) температуры. Напишите выражение константы равновесия Вашей реакции, считая, что все вещества находятся в газовой фазе.

Решение:

Данное задание не требует каких либо математических расчетов. Сравним и проанализируем данные по температурам и значениям констант равновесия: с увеличением температуры константа равновесия уменьшается, следовательно, равновесие реакции сдвигается вправо в сторону исходных веществ и выход продуктов уменьшается. Согласно принципу Ле Шателье реакция дегидрирования ацетилена является экзотермической реакцией.

Выражение для константы равновесия:

К_Р =

3.2. Используя значения Кр при разных температурах, определите термодинамические характеристики реакции (∆rH0т, ∆rS0т ∆rG0т). Какие допущения Вы сделали? Значения температуры выберите сами.

Решение:

Определим термодинамические характеристики данной реакции при 298К, используя значения К_р при температурах 1000К и 1500К. Для расчета воспользуемся выражениями для энергии Гиббса:

_rG⁰_T = _rH⁰₂₉₈ – T∙_rS⁰₂₉₈ и _rG⁰_T = -RTln(К_p);

Допустим, что _rH⁰ и _rS⁰ не зависят от температуры. Составим систему из двух уравнений с двумя неизвестными (Т₁=1000; Т₂=1500):

_rG⁰_T1 = _rH⁰₂₉₈ – T₁∙_rS⁰₂₉₈ = -RT₁ln(К_p1);

_rG⁰_T2 = _rH⁰₂₉₈ – T₂∙_rS⁰₂₉₈ = -RT₂ln(К_p2);

Для упрощения записи обозначим _rH⁰₂₉₈=х, а _rS⁰₂₉₈=у, тогда

1. х – 1000у = -8,31∙1000 ln500,

2. х – 1500у = -8,31∙1500 ln0,309,

Вычтем из уравнения (2) уравнение (1) и определим у:

500 у = -8,31∙1000∙ln500+8,31∙1500∙ln0,309

у =

Определим значение х:

х = -8,31∙1000∙ln500 - 1000∙132,56 = -184,2 [кДж]

х = _rH⁰₂₉₈= -184,2 кДж

у = _rS⁰₂₉₈= -132,56 Дж/К

_rG⁰₂₉₈ = _rH⁰₂₉₈ – 298∙_rS⁰₂₉₈= -184,2 + 39502,88∙10^-3 = -144,7 к Дж

_rH⁰₂₉₈= -184,2 кДж

_rS⁰₂₉₈= -132,56 Дж/К

_rG⁰₂₉₈ = -144,7 кДж