Примеры и задачи по химической термодинамике

б. Вычислить теплоту образования хлористого магния в- раз­ бавленном водном растворе, если теплоты образования Mg2+(p) и

—493,3 ккал/моль.

Найти теплоту сгорания жидкого спирта, если его теплота па­ рообразования по работам различных исследователей составляет Ю т 11,5 ккал/моль. Результат расчета сравнить с табличным зна­

(стр. 18), найти теплоту изомеризации жидкого «-гептана в жидкий 2,2,3-триметилбутан и сравнить с экспериментальным значением АН = —3,00 ± 0,22.

9. Теплоты сгорания бутена-1 и м-бутана соответственно равны —049,66 и —687,94 ккал/моль.

Найти теплоту реакций:

4С + 4Н2= С4Н> 4С + 5Н2= С4Н ,0

С4Н8+ Н2= С4Н 10

если теплоты образования двуокиси углерода и воды соответ­ ственно равны —94,052 и —68,317 ккал/моль.

двуокиси углерода и воды соответственно равны —94,052 и —68,317 ккал/моль.

11. Тепловые эффекты реакций

соответственно равны — 14,701 и 0,522 ккал/моль.

Найти теплоту нейтрализации хлороксимасляной кислоты и сравнить ее с экспериментальным значением ДН = — 14,096.

12. Теплоты растворения едкого кали, соляной кислоты и хло-' ристого калия в очень большом количестве воды (6400 моль Н20 ) соответственно равны — 12,872; — 17,587 и 4,437 ккал/моль.

Найти теплоты образования этих растворов из Н20 и соответ­ ствующих веществ, если теплоты образования КОН, НС1 и КС1 соответственно равны — 102,02; —22,06 и — 104,17 ккал/моль.

13. По результатам решения предыдущей задачи рассчитать теплоту нейтрализации очень разбавленного раствора едкого кали очень разбавленной соляной кислотой и сравнить с опытным зна­

CUS 0 4-5H20 в 800 моль воды сопровождается соответственно вы­

делением 15,90; 9,33 и поглощением 2,80 ккал теплоты. Найти теплоты процессов

1) C uS04->• C uS04• Hjt)

2)C11SO4• Н20 -► C uS04• 5Н20

3)C11SO4-> C uS04• 5H20

15.Теплота растворения 0,632 г фенола в 135,9 г хлороформа равна —0,021, а теплота растворения 1,569 г фенола в 148.69 г

16. Теплота нейтрализации раствора, содержащего 1 моль ед­ кого натра, раствором, содержащим 1 моль азотной кислоты, рав­ на — 13,660, а раствором, содержащим 1 моль дихлоруксусной кислоты, равна —14,830 ккал/моль.

.Определить теплоту диссоциации дихлоруксусной кислоты.

считаны по правилу Капустинского, согласно которому ДЯ0вр со­

единения какого-либо элемента с другими элементами одного ря­ да или одной подгруппы таблицы Менделеева, отнесенная к 1 г-экв, является линейной функцией логарифма порядкового но­ мера этого элемента. Этому правилу отвечает уравнение

зоваться эмпирическим методом, предложенным Андерсоном, Байером и Ватсоном, а именно суммированием поправок, кото­ рые приписываются определенным группам и связям, с учетом теп­ лот образования основных групп. Эти поправки приведены в таб­

где m — число атомов кислорода, необходимое для полного сгорания данного соединения; п — число молей образующейся воды; х — поправка, постоянная

для соединений одного гомологического ряда.

Для жидких соединений применяется формула Карраша

Как перечисленные, так и другие закономерности, отличаясь друг от друга той или иной точностью и охватом числа веществ, не являются безупречными, т. е. могут служить лишь для прибли­ зительной оценки рассчитываемых величин.

Примеры

1. Вычислить теплоту реакции

С2Н4+ Н20 (г) = С2НеОН (г)

фик в координатах Д Я 0бР/(о и lg z (ри„с. 3). Экотраполяцией найдем

(ДЯобр)<5|С|,

*— л w оо.о

4

Следовательно,

(A//06p)g|(.|t *5 — 146

что отличается от табличного значения на 5,9 ккал (3,9%).

элемента с другим, отнесененая к 1 г-экв, примерно равна сред­ нему арифметическому из Д #0бр соединений соседних элементов с тем же вторым элементом, отнесенных также к 1 г-экв. Прове­ рить это правило для кремневой кислоты, если теплоты образова­ ния окиси алюминия и пятиокиси фосфора соответственно равны —393,3 и —360,0 ккал/моль.

Результат расчета сопоставить с табличным значением ДН =

=—205,6.

3.Теплоты образования бромистого натрия и бромистого маг­

ния соответственно равны —86,73 и — 123,9.

Вычислить (АЯобр)А1ВГ|. Результат сопоставить с табличным значением, равным — 123,0.

4.Пользуясь данными, приведенными в Приложении II, вы­ числить теплоты образования газообразного метилацетилена и га­ зообразного 2,3-диметилгексана.

Результаты сравнить с табличными значениями, соответствен­ но равными 46,017 и —52,13 ккал/моль.

5.Найти при помощи данных, приведенных в Приложении II, теплоту образования газообразного хлоральгидрата [СС13СН (ОН)2].

Результат сравнить с табличным значением ДН = — 103,6.

6.Пользуясь формулой Коновалова, вычислить теплотворность пропана, если для предельных углеводородов х = 0.

Результат сравнить с табличным значением АН = —530,57.

7.Найти теплоту сгорания этилацетата, если тепловая поправ­

ка на связь в сложных алифатических эфирах составляет

— 16,5 ккал.

Результат сопоставить с экспериментальным значением АН =

=—538,5.

8.Для расчета теплот сгорания жидких углеводородов (пре­ дельных и непредельных, нафтенов, ароматических соединений, в

том числе поликонденсированных) предложено следующее урав­ нение

яАг-Аг — число связей между арильными группами.

При расчетах для поликонденсированных ароматических угле­ водородов паг-аг равно числу ароматических колец минус единица, умноженному на два; например:

Вычислить теплоту сгорания кристаллического нафталина, если

3. ТЕПЛОЕМКОСТЬ И ЭНТАЛЬПИЯ

Отношение

(II. 5)

называется средней изобарной теплоемкостью в данном интервале температур, если в системе за счет получения или отдачи теплоты АН температура изобарно меняется от Ti до ^ и не происходит

ни фазового превращения, ни изменения состава. Средняя тепло­ емкость связана с истинной теплоемкостью

(II. 6)

соотношением

1 2

где а, b ... — эмпирические коэффициенты (с' < 0 ) .

Изменение энтальпии, вызванное изменением температуры от 0°К до Т, определяется на основании температурной зависимости

теплоемкостей и теплот фазовых превращений по уравнению

Нт— # 0 = 2 J (Cp)t dT + 2Affl (П.Ю)

Интегралы рассчитываются графически, а часть первого интегра­ ла, охватывающая температурный интервал от 0°К до-той темпе­ ратуры, ниже которой нет экспериментальных данных, может быть найдена интерполяцией или соответственно по уравнениям (II, 17—и, 19); если температура вещества в пределах данной

В большинстве случаев при обычных и высоких температурах можно воспользоваться следующими уравнениями, позволяющими произвести расчет, не располагая данными по энергетическим уровням:

с , — « из )

средственно по таблицам функций Эйнштейна, в которых даны