1.2. Вопросы для самоподготовки

1. Укажите, что показывает величина DH⁰ для реакций (1) и (2): значение энтальпии реакции, значение энтальпии образования CaCO_3(т) и FeO_(к) соответственно или то и другое. Ответ обоснуйте.

1) CaO_(т) + СO_2(г) = CaCO_3(т), DH⁰ = ‑180 кДж;

2) Fe_(к) + 1/2O_2(г) = FeO_(к), DH⁰ = ‑272 кДж.

2. Укажите, какой из оксидов, Hg₂О или K₂О, разлагается на простые вещества при более высокой температуре, если энтальпии образования оксидов соответственно равны (кДж/моль): ‑91, ‑360.

3. Запишите термохимическое уравнение реакции, если известно, что при образовании 1 моль газообразной воды из простых веществ в стандартных условиях выделяется 242 кДж теплоты.

4. Рассчитайте значение реакцииFe₃O_4(к) + C_(к) = 3FeO_(к) + СO_(г), используя справочные данные, и укажите, экзо- или эндотермической является данная реакция.

   Вещество	H0обр, кДж/моль
   Fe3O4(к) C(к) FeO(к) СO(г)	‑1117 0 ‑263 ‑111

5. Рассчитайте стандартную энтальпию образования метилового спирта CH₃OH_(ж), термохимическое уравнение реакции горения которого

CH₃OH_(ж) + 3/2O_2(г) = CO_2(г) + 2H₂O_(ж) , H⁰ = ‑726,5 кДж/моль.

Значения стандартных энтальпий образования веществ приведены в таблице.

Вещество	H0обр, кДж/моль
O2(г) CO2(г) H2O(ж)	0 ‑393,5 ‑285,8

Раздел 2. Энтропия и энергия Гиббса

2.1. Примеры задач с решениями

• Задача 1. Не производя вычислений, укажите знак S следующих процессов:

а) 2NO_(г) + O_2(г) = 2NO_2(г);

б) CO_2(к) = CO_2(г);

в) 2CH₃OH_(ж) + 3O_2(г) = 2CO_2(г) + 4H₂O_(ж).

Решение

В ходе реакций (а) и (в), сопровождающихся уменьшением количества газообразных веществ, энтропия уменьшается (S<0). Реакция (б) – процесс сублимации (твердое  газ), энтропия увеличивается (S0).

Ответ: а) S0; б) S0; в) S0.

• Задача 2. Оцените термодинамическую возможность прохождения реакции

CaO_(т) + CO_2(г) = CaCO_3(т) в стандартных условиях.

Справочные данные приведены в таблице.

Вещество	кДж/моль	S0, Дж/(моль.К)	, кДж/моль
CaO(т) CO2(г) CaCO3(т)	‑ 635,2 ‑ 393,6 ‑ 1207,1	39,8 213,7 92,9	‑ 603,9 ‑ 395,5 ‑ 1129,0

Решение

Способ 1. Стандартная энергия Гиббса химической реакции

.

Способ 2. Значение стандартной энергии Гиббса реакции рассчитываем по формуле , подставляя в нее значения, и с учетом их размерностей.

Стандартная энтальпия химической реакции

Стандартная энтропия химической реакции

.

, в стандартных условиях реакция термодинамически возможна.

2.2. Вопросы для самоподготовки

1. Не проводя вычислений, обоснуйте, как изменяется энтропия системы в ходе реакций

4NH_{3 (г)} + 3O_{2 (г)} = 2N_{2 (г)} + 6H₂O _(г);

2NO _(г) + O_{2 (г)} = 2NO_{2 (г)};

C _(т) + H₂O _(г) = CO _(г) + H_{2 (г)}.

2. Рассчитайте по справочным данным значение DS⁰ реакции

С₂H_4(г) + 3O_2(г) = 2CO_2(г) + 2H₂O_(г).

Вещество	, Дж/(моль.К)
С2H4(г) O2(г) CO2(г) H2O(г)	219,4 205,0 213,2 188,7

3. Рассчитайте значение G⁰ по справочным данным и оцените возможность самопроизвольного прохождения в стандартных условиях реакции

MgCO_3(т) = MgO_(т) + CO_2(г).

Вещество	G0обр, кДж/моль
MgCO3(т) MgO(т) СО2(г)	-1028 - 569 - 395

4. Рассчитайте значение реакции

CCl_4(г) + 4HCl _(г) = СH_4(г) + 4Cl_2(г) ,

если известны значения = +434 кДж/моль и = - 117 Дж/(моль^.К). Оцените термодинамическую возможность данной реакции в стандартных условиях.