Вопрос 2. Для реакции, соответствующей вашему заданию, следуют с помощью таблиц стандартных термодинамических функций . Определить при стандартных условиях:

Дано: данные для реакции А-

ΔН(H₂)=0 кДж/моль;

ΔН(N₂)=0 кДж/моль;

ΔН(NH₃)

= -46,19 кДж/моль.

S (H₂) = 130,6 Дж/моль·К

S(N₂)= 191,5 Дж/моль·К

S(NH₃)= 192,5 Дж/моль·К;

ΔG(H₂)= 0 кДж/моль;

ΔG(N₂)= 0 кДж/моль;

ΔG(NH₃) = 16,64 кДж/моль;

Данные для реакции Б:

ΔH(CO)=

-110,5

кДж/моль;

S(CO)=

197,4

Дж/моль·K

ΔG(CO)=-137,27 Дж/моль·К

ΔH(H₂O)=

-285,84

кДж/моль;

S(H₂O)=

69,96

Дж/моль·K

ΔG(H₂O)=

-237,5

ΔH(H₂)=0

кДж/моль;

S(H₂)=

130,6

Дж/моль·K

ΔG(H₂)=0

ΔH(CO₂)=

-393,51

кДж/моль;

S(CO₂)=

213,6

Дж/моль·K

ΔG(CO₂)=

-394,38 кДж/моль

Данные для C:

∆H(O₂)= 0 кДж/моль.

∆H(Al)= 0 кДж/моль.

∆H(Al₂O₃) = -1675 кДж/моль.

Решение:

А) 3H₂+N₂=2NH₃.

Б) CO_{2 (г)}+ H₂=CO+H₂O(ж).

С) 2Al₂O₃=3O₂+4Al.

Расчёты по реакции:

1. Определим тепловой эффект реакции А:

ΔH⁰₂₉₈= 2·(-46,19) кДж/моль -3·0-0 = -92,38 кДж/моль.

ΔS⁰₂₉₈= 2·(192,5 ) Дж/моль·К -3·130,6Дж/моль·К -191,5Дж/моль·К =-198,3 Дж/моль·К.

Энергия Гиббса расчет по первому способу:

-TΔS=-92,38 - 298·(-0,1983)=-33,28 кДж/моль<0 –реакция возможна в стандартных условия.

Энергия Гиббса расчет по второму способу:

ΔG⁰₂₉₈=2·16,64-3·0-0=-33.28 кДж/моль<0 –реакция возможна в стандартных условия.

2. Определим тепловой эффект реакции Б:

Б) CO_{2 (г)}+ H₂=CO+H₂O(ж).

ΔH⁰₂₉₈ = ((-110,5)+( -285,84) –(0)-( -393,51)) кДж/моль=-2,83 кДж/моль;

∆S⁰₂₉₈ =(197,4+69,96-130,6-213,6)Дж/моль·К =-76,84 Дж/моль·К

∆G⁰₂₉₈= ΔH⁹₂₉₈-T∆S=-2,83кДж/моль-298·(-0,07684)= 20,00кДж/моль.>0 - реакция не возможна в стандартных условиях.

Второй способ расчета энергии Гиббса:

∆G⁰₂₉₈=(-137,27+(-237,5) – (0)+ (-394,38))=20,00кДж/моль.>0 - реакция не возможна в стандартных условиях.

3. Определим тепловой эффект реакции С:

С) 2Al₂O₃=3O₂+4Al.

∆H⁰₂₉₈= (3·(0)+ 4·(0)- 2(-1675)) кДж/моль.= 3350 кДж/моль

∆S⁰₂₉₈= (3·(205,03)+ 4·(28,31)- 2(50,94)) Дж/моль·К.= 626,45Дж/моль·К

∆G⁰₂₉₈= ΔH⁹₂₉₈-T∆S=3350кДж/моль-298·(0,62645)= 3163,3 кДж/моль.>0 - реакция не возможна в стандартных условиях.

Второй способ расчета энергии Гиббса:

∆G⁰₂₉₈=(3·(0)+ 4·(0)- 2(-1575,4)) кДж/моль.= 3163 кДж/моль.>0 - реакция не возможна в стандартных условиях.

Определить возможность протекания реакций.

Ответ: - для реакции А: ΔH⁰₂₉₈=-92,38 кДж/моль.

ΔS⁰₂₉₈==-198,3 Дж/моль·К.

ΔG⁰₂₉₈==-33.28 кДж/моль

- для реакции В: ΔH⁰₂₉₈=-2,83 кДж/моль.

ΔS⁰₂₉₈=-76,84 Дж/моль·К.

ΔG⁰₂₉₈₌ 20,00кДж/моль.

- для реакции С: ΔH⁰₂₉₈=3350 кДж/моль.

ΔS⁰₂₉₈ = 626,45Дж/моль·К

ΔG⁰₂₉₈ = 3163 кДж/моль

№

τ

(а-х)

a

t

Процесс

1

6,63·10³ сек.

0,0093

0,01

10 минут

2F₂O=2F₂+O₂

2

1,40·10³ сек

0,0097

0,01

1 минута

Рацемизация

Дано:

Решение:

См. таблицу

Какие реакции являются реакциями первого порядка? Каким уравнение они описываются?

Ответ: Реакция первого порядка может быть записана в общем виде:

аA®продукты.

Примером такой реакции может служить реакция разложения диметилового эфира:

CH₃OCH₃® CH₄ + H₂ + CO.

Кинетическое уравнение реакции первого порядка можно представить уравнением

(1.5)

Разделив переменные и проинтегрировав, получим

, (1.6)

где С – концентрация CH₃OCH₃ в момент времени t.

Постоянная интегрирования может быть определена из начальных условий:

при t = 0 концентрация CH₃OCH₃ С = С₀ и lnC = lnС₀; С₀ – исходная концентрация.

И тогда зависимость концентрации исходного вещества CH₃OCH₃ от времени проведения процесса:

. (1.7)

Из (1.7) следует, что концентрация исходного вещества со временем изменяется по экспоненциальному закону:

.

Решение задачи 1:

τ_1/2= Ln2/ R_;

R= Ln2_/ τ_{1/2 =} Ln2/ (6,63·10³/60) = 6,27·10^-3 мин^-1

_{Получим:}

Решение задачи 2:

τ_1/2= Ln2/ R_;

R= Ln2_/ τ_{1/2 =} Ln2/ (1,40·10³/60) = 2,97·10^-2 мин^-1

_{Получим:}

_Ответ:

(а-х)=?

Дано:

Решение:

m(С₆H₁₂О₆)=1кг

6CO₂ + 6Н₂О →С₆H₁₂О₆ + 6О₂↑

Найти: V(воздуха)=?

υ(коль-во возд)=?

Ответ: V(воздуха)=22624 м³

υ(количество воздуха)=1010 кмоль

Дано:

Решение:

Условия из

Задачи 2.

Способность равновесных систем «сопротивляться» внешним воздействиям носит общий характер и известна под названием принципа Ле Шателье:

Если на равновесную систему воздействовать извне, изменяя какой-нибудь из факторов, определяющих положение равновесия, то в системе усилится то направление процесса, которое ослабляет это воздействие.

А) 3H₂+N₂=2NH₃. ΔH⁰₂₉₈=-92,38 кДж/моль.

1. Реакция протекает с выделением тепла – экзотермическая, поэтому с повышение температуры системы, равновесие сместится в сторону образования исходных веществ.

2. При повышении давления равновесие сместится в сторону образования аммиака,

3. При уменьшении объема системы давление увеличится, равновесие сместится в сторону образования аммиака. (выводы из принципа Ле Шателье)

Запишем константу равновесия.

Б) CO_{2 (г)}+ H₂=CO+H₂O(ж). ΔH⁰₂₉₈= -2,83 кДж/моль.

Константа равновесия:

1. Реакция экзотермическая с выделением тепла, поэтому при повышении температуры равновесие сместится в сторону образования исходных веществ.

2. При повышении давления равновесие сместится в сторону образования, продуктов реакции, так вода образуется в жидкой фазе;

3. При уменьшении объема возрастет давление системы равновесие сместится в сторону образования продуктов реакции.

С) 2Al₂O₃=3O₂+4Al. ΔH⁰₂₉₈=3350 кДж/моль.

Реакция протекает до конца. Константа равновесия равна концентрации кислорода. При повышении температуры реакции образуется алюминий и кислорода, реакция эндотермическая.

Найти константы равновесия

Ответ: .

№ задачи

Электролит

Концентрация, кмоль/м³

Эквивалентная электропроводность

Ом^-1·м²·кг-экв^-1

А

NH₄OH

0,01

0,96

Б

CH₃COOH

0,1

0,46

Дано:

Решение:

С(NH₄OH)= 0,01; λ=0.96 Ом^-1·м²·кг-экв^-1

С(CH₃COOH)= 0,1; λ=0,46 Ом^-1·м²·кг-экв^-1

Задача для вещества NH₄OH. В растворах слабых электролитов степень диссоциации рассчитывается по уравнению Аррениуса:

Рассчитаем константу диссоциации:

Задача для вещества CH₃COOH. В растворах слабых электролитов степень диссоциации рассчитывается по уравнению Аррениуса:

Рассчитаем константу диссоциации:

, % - ? К_дисс=?

(NH₄OH)=0,353%, (CH₃COOH)=0,1177%.

K_дисс(NH₄OH)=1,24·10^-7; K_дисс(СH₃СOOH)=1,38·10^{-7 .}