Уравнения химических реакций для расчетов тепловых эффектов
Вариант |
Уравнение реакции |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 |
4NH3 (г) + 5O2 (г) = 6H2O (г) + 4NO (г) 4HCl (г) + O2 (г) = 2H2O (г) + 2Cl2 (г) CaCO3 (т) = CaO (т) + CO2 (г) Магнетит Fe3O4 (т) + H2 (г) = 3FeO (т) + H2O (г) Ca(OH)2 (т) + CO2 (г) = CaCO3 (т) + H2O (г) 2CO (г) + SO2 (г) = S (т) + 2CO2 (г) 2NO2 (г) + O3 (г) = O2 (г) + N2O5 (г) CH4 (г) + 2О2 (г) = СО2 (г) + 2Н2О (г) 2AgNO3 (т) = 2Ag (т) + 2NO2 (г) + О2 (г) СО (г) + 3Н2 (г) = СН4 (г) + Н2О (г) 4СО (г) + 2SO2 (г) = S2 (г) + 4СО2 (г) Н2 (г) + НСОН (г) = СН3ОН (г) Н2S (г) + CO2 (г) = Н2О (г) + СОS (г) Н2S (г) + СОS (г) = Н2О (г) + СS2 (г) 2Н2S (г) + CO2 (г) = 2Н2О (г) + СS2 (г) 4Н2S (г) + 2SO2 (г) = 4Н2О (г) + 3S2 (г) CH4 (г) + 2H2S (г) = CS2 (г) + 4Н2 (г) СН3ОН (г) + СО (г) = СН3СООН (г) FeO (т) + CO (г) = Fe (т) + СО2 (г) 2С10Н8 (т) = С14Н10 (т) (фенантрен) + С6Н6 (г) |
П р и м е р р е ш е н и я
Уравнение химической реакции:
Fe2O3 (т) + 3CO (г) = 2Fe (т) + 3CO2 (г).
Значения величин теплот образования веществ возьмем из таблиц приложения, табл. П1, П2.
=
- 821,32 кДж/моль;
=
- 110,5 кДж/моль;
=
0,00 кДж/моль;
=
-393,51 кДж/моль.
Согласно первому следствию из закона Гесса искомый тепловой эффект реакции равен:
= -3∙393,51 + 821,32 + 3∙110,5 = - 27,71 кДж.
Решение
1. Записываем уравнение химической реакции своего варианта.
_____________________________________________________
2. Находим значения величин теплот образования веществ в таблицах приложения (табл. П1, П2) и записываем их.
=
_________ кДж/моль;
=
_________ кДж/моль;
= _________ кДж/моль; = _________ кДж/моль.
Вычисляем тепловой эффект реакции, исходя из первого следствия закона Гесса.
=
___________________________________________
_______________________________________________________ кДж.
1.2.2. Расчеты тепловых эффектов химической реакции при учете их зависимости от температуры
Зависимость теплового эффекта реакции от температуры (при постоянных давлении или объеме) определяется уравнениями Кирхгофа:
,
, (3)
где
-
разность сумм молярных теплоемкостей
(
или
)
продуктов реакции и исходных веществ,
взятых с учетом стехиометрических
коэффициентов.
Уравнения (3) дают возможность вычислять тепловые эффекты реакций при любой температуре Т, если известна зависимость теплоемкостей всех реагентов в рассматриваемом интервале температур и тепловой эффект реакции при какой-либо одной температуре. Уравнение Кирхгофа в интегральной форме имеет вид
(4)
Зависимость
теплоемкости от температуры
выражается
в виде одного из двух эмпирических
степенных рядов:
или
.
(5,6)
Отсюда
(7)
После подстановки уравнения (7) в уравнение (3) и интегрирования получим зависимость теплового эффекта от температуры:
,
(8)
где
-
постоянная интегрирования, которая
определяется по полученному опытному
тепловому эффекту при одной какой-либо
температуре. Уравнение (8) справедливо
только в том интервале температур, для
которого справедливы эмпирические
уравнения (5,6) для теплоемкостей веществ,
участвующих в реакции.
Интегрирование
уравнения (3) после подстановки (7) можно
вывести в интервале температур от Т1
и Т2.
При этом получим
.
(9) Взаимосвязь изобарного
и изохорного тепловых эффектов описывается
уравнением
или
, (10)
где
-
приращения числа молей газообразных
веществ, принимающих участие в реакции;
т.е.
.
Уравнение (10) справедливо в предположении, что газообразные реагенты и их смесь в газовой фазе подчиняются законам идеальных газов.