Задача 41.

Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе: СН₄(газ) + О₂ ... Вычислите изменение изобарно-изотермического потенциала при протекании реакции и на основании этого подсчета дайте ответ.

Ответ:

Предыдущий расчет

CH_4(г) + 2O _2(г) = CO_2(г) + 2H₂О_(г).

Выписываем из справочника стандартные значения изобарно-изотермического потенциала при 25 °С :

	CO2(г)	H2O(г)	CH4(г)	О2(г)
G0, кДж/моль	-394,38	–228,61	–50,79	0

По следствию из закона Гесса определяем H⁰ химической реакции

G⁰ = (2 G ⁰ (H₂О_(г)) +  G ⁰ (CO_2(г)) – (G ⁰ (CH_4(г)) + 2 G ⁰ (О_2(г)) =

= (2· (–228,61) + (-394,38) –(–50,79 +0) = –800,81 кДж

Т.к. ΔG⁰ < 0, то реакция протекает в прямом направлении.

Расчет ΔG по требованию преподавателя

Для реакции CH_{4 (г)} + 2 O_2(г) = CO_2(г) + 2 H₂O_(г)

Значения стандартных энтальпий образования и стандартных энтропий при 25 °С (данные справочника) :

	Н2О (г)	CO2(г)	CH4 (г)	O2 (г)
H0, кДж/моль	-241,84	-393,51	– 74,85	0
S0, Дж/моль∙К	188,74	213,6	186,19	205,03

1) Определяем H⁰_298, химической реакции исходя из следствия из закона Гесса

H_х.р. = (2H⁰ (Н₂О (г) + H⁰(СО₂ (г)) – ( (H⁰ (CH₄ (г)) + 2H⁰ (O₂ (г)))=

= (2· (–241,84) + (– 393,51)) – ((– 74,85) + 0) = –877,19 +74,85=

= –802,34 кДж/моль

2) Для определения S⁰ вновь воспользуемся следствием из закона Гесса:

S_x.p. = (2 S⁰ (Н₂О_(г)) + S⁰ (СО_{2 (г)})) – ((S⁰(CH_4(г)) + 2S⁰ (O_2(г))=

= (2· 188,74+ 213,6) – (186,19+ 2·205,03) =591,08 – 596,25 = –5,17 Дж/моль ·К

3) Изменение изобарно-изотермического потенциала определяем по формуле:

ΔG_f = H⁰ - Т S⁰

ΔG_f = –802,34 ·10³– 298 (–5,17) = –800799,3Дж/моль = –800,8 кДж

Т.к. ΔG < 0, то реакция протекает в прямом направлении

Можете сравнить полученное значение с предыдущим расчетом.

Задача 11.

Вычислите молярную массу эквивалента и эквивалент угольной кислоты в реакциях: а) Н₂СО₃ + Mg(OH)₂ = MgCO₃ + 2Н₂O; б) 2Н₂СО₃ + СаСО₃ = Са(НСО₃)₂ + Н₂O: в) Н₂СО₃ + 2КОН = К₂СО₃ + 2H₂O.

С данными замечаниями согласен

Ответ:

а) H₂CO₃+Mg(OH)₂=MgCO₃+2H₂O

В ходе реакции кислота образует две новые связи, поэтому

z = 2; f_э= 1/z = 1/2; M_э = M·f = 62 ·1/2 = 31 г/моль

Эквивалент кислоты равен 1 поделенной на количество атомов водорода, отданных кислотой в ходе реакции. Значит, здесь эквивалент Н₂СО₃ равен 1/2. 

б) 2H₂CO₃+CaCO₃=Ca(HCO₃)₂+H₂O

Одна молекула кислоты отдает один атом водорода в ходе реакции.

z = 1; f_э= 1/z = 1; M_э = M·f = 62 ·1 = 31 г/моль 

в) Н₂СО₃ + 2КОН = К₂СО₃ + 2H₂O

1 моль Н₂СО₃ реагирует с 2 моль КОН, поэтому, эквивалент Н₂СО₃ равен 1/2, тогда

z = 2; f_э= 1/z = ½ ; M_э = M·f = 62 ·1/2 = 31 г/моль