Примеры решения задач

Пример 1. Рассчитайте стандартный тепловой эффект реакции:

Fe₂O_3(к) +3H_{2 (г)} =2Fe_(к) + 3Н₂О_(г)

Решение: Из закона Гесса:

Для данной реакции

ΔН = 3 ΔН_обрH₂O + 2 ΔН_обрFe - (ΔН_обрFe₂O₃+3 ΔН_обрH₂)

Значения ΔН_обр находим в таблице (см. приложение) и подставляем в формулу.

ΔН = 3(-241,84) + 0 – (-821,3) – 0 = 95,78 (кДж/моль)

Ответ: Реакция эндотермическая, ΔН= 95,78

Пример 2. Установите, возможно ли при температурах 25⁰С и 727⁰С восстановление оксида железа (III) водородом до свободного металла (зависимостью ΔН и ΔS от температуры пренебречь). Рассчитайте температуру выше (или ниже) которой реакция возможна.

Решение: Записываем уравнение реакции:

Fe₂O_3(к) +3H_{2 (г)} =2Fe_(к) + 3Н₂О_(г)

ΔН=3ΔН_обрH₂O+2ΔН_обрFe-(ΔН_обрFe₂O₃+3ΔН_обрH₂)=95,78(кДж/моль)

ΔS = 3 ΔS_обрH₂O + 2 ΔS_обрFe - (ΔS_обрFe₂O₃+3 ΔS_обрH₂)

ΔS =3 ^. 188,7 + 227,15 -89,96- 3^. 130,58=311,55(Дж/мольК)=0,312кДж/мольК

ΔG= ΔН- T ΔS

ΔG₂₉₈ = 95,78-298^. 0,312 = 2,804 кДж/моль. Реакция не возможна

ΔG₁₀₀₀ = 95,78-1000^. 0,312 = -216,22 кДж/моль. Реакция возможна

При ΔG=0 T = ΔН/ ΔS

T = 95,78/0,312=307 K

Ответ: Реакция возможна при температурах выше 307 К

Контрольные задания

211. Возможна ли реакция N₂ + 3H₂ = 2NH₃ при температуре 300 К?

212. Какой из оксидов может быть восстановлен углеродом до свободного металла при 600⁰С: Na₂О, СoO; CuO

213. Возможна ли реакция СH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂О при температуре 50⁰С и концентрациях исходных веществ 3 моль/л, продуктов реакции 5 моль/л

214. Возможна ли реакция MgО_к+С0_{2 г}==MgСО_3к при температуре 300 К?

215. Возможна ли реакция СаО_к+С0_{2 г}==СаСО_3к при температуре 700 К?

216. Предскажите знак изменения энтропии в реакции и проверьте предсказание расчетами: СаО_к+Н₂0_ж==Са(ОН)_{2 к},

217. Возможно ли протекание следующей реакции в стандартных условиях:SO_{2 (г)} + 2H₂S _(г) = 3S_(к) + 2 H₂O _(ж)

218. Возможна ли реакция: О_{3 (г)} + Н₂О_{2 (ж)} Û 2О_{2 (г)} + Н₂О_(ж) при –25⁰С?

219. Можно ли получить хлорид железа (II) и хлорид железа (III) при взаимодействии железа с хлором при температуре 200 ⁰ C?

220. До какой температуры в атмосфере кислорода не протекает реакция 2MnO + O₂ =2MnO₂?

221. Возможна ли реакция NaCl + F₂ =NaF +Cl₂ при температуре 300⁰С и концентрациях всех веществ 1 моль/л.

222. Предскажите знак изменения энтропии в реакции и проверьте предсказание расчетами: 4Fе_к+30_{2 г}==2Fе₂О_{3 к},

223. Разложение нитрата аммония возможно по двум схемам:

NH₄NO_3(k)=N₂O_(г)+2H₂O_(г) и NH₄NO_3(k)=N_2(г)+1/2О_2(г)+2H₂O_(г) Какая схема более вероятна? Как реакция зависит от температуры?

211. Предскажите знак изменения энтропии в реакции: NH₄НСО₃(к)=NН₃(г)+С0_2(Г)+Н₂0(г). Подтвердите расчетами.

212. Какое количество теплоты выделяется заводом, производящим 10⁶ кг аммиака в день, если N_2г+3H_2r=2NH_3r ΔH°= -92 кДж.?

213. Предскажите знак изменения энтропии в реакции и проверьте предсказание расчетами: С _Графит +СО_{2 (г)} Û 2С0 _г,

214. Докажите, что сгорание пальмитиновой кислоты - самопроизвольный процесс, если изменение энергии Гиббса при образовании пальмитиновой кислоты C₁₆H₃₂O₂ равно 334,9 кДж/моль, диоксида углерода - 395,4 кДж/моль, паров воды - 237,3 кДж/моль.

215. Один из промышленных методов получения калия состоит во взаимодействии между расплавленным КОН и жидким натрием (440 ⁰С) по реакции: КОН +Na =K + NaOH. Докажите, что реакция возможна.

216. Предскажите знак изменения энтропии в реакции и проверьте предсказание расчетами: СаО_к+Н₂0_ж==Са(ОН)_{2 к},

217. Возможна ли реакция СH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂О при температуре 25⁰С и концентрациях исходных веществ 2 моль/л, продуктов реакции 3 моль/л

218. Возможна ли реакция N₂ + 3H₂ = 2NH₃ при температуре 900С и концентрациях азота и водорода равных 5 моль/л, аммиака – 8 моль/л.

219. Возможно ли протекание следующей реакции в стандартных условиях: SO_{2 (г)} + 2H₂S _(г) = 3 S_(к) + 2 H₂O _(ж)

Какой из оксидов может быть восстановлен углеродом до свободного металла при 500⁰С: СаО, NiO; FeO

211. Возможна ли реакция 2Н₂0_г=2Н_2г+0_2г при температуре 200К?

212. Возможна ли реакция СаО_к+С0_{2 г}==СаСО_3к при температуре 400 К?

213. При сгорании 5 л ацетилена, взятого при нормальных условиях, выделяется 158,2 кДж. Вычислить теплоту образования С₂Н₂, если теплоты образования СО₂ и Н₂О _(ж) равны, соответственно, -393 и -286 кДж/моль.

214. Возможна ли реакция СH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂О при температуре 200⁰С и концентрациях исходных веществ 2 моль/л, продуктов реакции 7 моль/л

215. Возможна ли реакция СаО_к+С0_{2 г}==СаСО_3к при Т =100 К?

216. Возможна ли реакция NaCl + F₂ =NaF +Cl₂ при температуре 50⁰С и концентрациях всех веществ 1 моль/л.

217. Какое количество теплоты выделяется заводом, производящим 10⁵ кг аммиака в день, если N_2г+3H_2r=2NH_3r ΔH°= -92 кДж.?