Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1261 вуз, 4603 предмет.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Приазовский государственный технический университет
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:
meth.doc
Скачиваний:
76
Добавлен:
05.03.2016
Размер:
1.43 Mб
Скачать
☆
►Содержание►

Раздел 6 Термохимия. Элементы химической термодинамики.

При выплавке чугуна в доменной печи происходят разнообразные химические процессы: разложение карбонатов, восстановление оксидов железа углеродом и оксидом углерода (II), образование карбидов железа, шлака и др.

Вычислить тепловые эффекты химических реакций по стандартным теплотам образования веществ (∆Нº298) (задачи 251-260):

  1. 3Fe2O3(k) + CO(г) = 2Fe3O4(k) + CO2(г).

  2. Fe3O4(k) + CO(г) = 3FeO(k) + CO2(г).

  3. FeO(k) + CO(г) = Fe(k) + CO2(г).

  4. Fe2O3(k) + 3CO(г) = 2Fe(k) + 3CO2(г).

  5. Fe3O4(k) + C(k) = 3FeO(k) + CO(г).

  6. FeO(k) + C(k) = Fe(k) + CO(г).

  7. 3Fe(k) + 2CO(г) = Fe3C(k) + CO2(г).

  8. CO2(г) + C(k) = 2CO(г).

  9. CaCO3(k) = CaO(k) + CO2(г).

  10. CaO(k) + SiO2(k) = CaSiO3(k).

Металлотермия, т.е. процесс восстановления соединений металлов более активными металлами - метод получения чистых металлов.

Вычислить тепловые эффекты реакций получения металлов (261-265):

  1. V2O5(k) + 5Ca(k) = 2V(k) + 5CaO(k).

  2. Cr2O3(k) + 2Al(k) = 2Cr(k) + Al2O3(k).

  3. TiCl4(ж) + 2Mg(k) = Ti(k) + 2MgCl2(k).

  4. TiCl4(ж) + 4Na(k) = Ti(k) + 4NaCl(k).

  5. UF4(k) + 2Ca(k) = U(k) + 2CaF(k).

Получению металлов часто предшествует процесс обжига сульфидных руд или термическое разложение карбонатных руд. Рассчитать стандартные энтальпии образования оксидов металлов (266-270):

    1. ВаСО3(k) = ВаО(k) + СО2(г); ∆Hх.р.= + 258,7 кДж

    2. СаСО3(k) = СаО(k) + СО2(г); ∆Hх.р.= +179,7 кДж

    3. Sb2S3(k) + O2(г) = Sb2O3(k) + 3SO2(г); ∆Hх.р.= -1610,6 кДж

    4. МоS2(k) + O2(г) = МоО3(k) + 2SO2(г); ∆Hх.р.= -1112,7 кДж

    5. 2ReS2(k) + O2(г) = Re2O7 + 4SO2(г); ∆Hх.р.= +430,9 кДж

    6. Газообразный этиловый спирт С2Н5ОН можно получить при взаимодействии этилена С2Н4(г) и водяного пара. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислите ее тепловой эффект.

    7. При взаимодействии газообразных сероводорода и диоксида углерода образуются пары воды и сероуглерод СS2(г). Напишите термохимическое уравнение реакции, вычислите ее тепловой эффект.

    8. Напишите термохимическое уравнение реакции между СО(г) и водородом, в результате которой образуется СН4(г) и Н2О(г). Сколько теплоты выделится при этой реакции, если было получено 67,2 л метана (при н.у).

    9. Вычислите, сколько теплоты выделиться при сгорании 165 л (н.у) ацетилена С2Н2, если продуктами сгорания являются диоксид углерода и пары воды?

    10. При сгорании газообразного аммиака образуются пары воды и оксид азота (II). Сколько теплоты выделиться при этой реакции, если было получено 44,8 л NO в пересчете на н.у.?

Рассчитать энергию Гиббса и определить возможность восстановления оксидов металлов используя: 1) стандартные значения энергии Гиббса; 2) стандартные значения энтальпий образования и энтропии (276-295):

№ задания

Оксид

Восстановитель

Температура, 0C

276

TiO2(k)

C*(k)

2000

277

TiO2(k)

Ca(k)

1500

278

TiO2(k)

Al(k)

1500

279

TiO2(k)

H2(г)

1500

280

PbO(k)

C*(k)

800

281

PbO(k)

H2(г)

350

282

Cr2O3(k)

Si(k)

1500

283

Cr2O3(k)

Al(k)

1800

284

Cr2O3(k)

Ca(k)

2000

285

Mo3O4(k)

C*(k)

1500

286

Mn3O4(k)

C**(k)

1500

287

Mn3O4(k)

Al(k)

1500

288

WO3(k)

H2(г)

500

289

WO3(k)

Si(k)

1000

290

Fe3O4(k)

C*(k)

1500

291

Fe3O4(k)

C**(k)

1500

292

Fe3O4(k)

Al(k)

1700

293

Fe3O4(k)

Si(k)

1700

294

Li2O(k)

Ca(k)

2000

295

Li2O(k)

H2(г)

1000

* Окисление до СО

** Окисление до СО2

Пользуясь стандартными значениями энтальпий образования и энтропий, определите при какой температуре начнется реакция (296-300):

  1. Fe3O4(k) + CO(г) = 3FeO(k) + CO2(г)

  2. TiO2(k) + 2C(k) = Ti(k) + 2CO(г)

  3. Fe2O3(k) + 3H2(г) = 2Fe(k) + 3H2O(г)

  4. 4NH3(г) + 5O2(г) = 4NO(г) + 6 H2O(г)

  5. СН4(г) + СО­2(г) = 2 СО(г) + 2Н2(г).

Таблица 2.

Стандартные энтальпии образования ∆Нº298, энтропии S и энергия Гиббса образования G некоторых веществ при 298 К (250С).

Вещество

∆Нº298, кДж/моль

Sº298, Дж/моль·К

Gº298, кДж/моль

1

2

3

4

O2 (г)

0

205

0

P2O5 (k)

-1492

114,5

-1348,8

H2O (ж)

-285,8

70,1

-237,3

CaO (k)

-635,5

39,7

-604,2

1

2

3

4

Ca3(PO4)2 (k)

-4125,0

240,9

-3899,5

CH3OH (ж)

-238,7

126,7

166,31

СО2 (г)

-393,5

213,7

-394,4

С2Н4 (г)

52,3

219,4

68,1

Н2О (г)

-241,8

188,7

-228,6

С (графит)

0

5,7

0

Н­2 (г)

0

130,5

0

С2Н6 (г)

-89,7

229,5

-32,9

С2Н6 (ж)

82,9

269,2

129,7

С6Н12О6 (к)

-1273,0

˗

-919,5

С2Н5ОН (ж)

-277,6

160,7

-174,8

Cu (k)

0

33,3

0

MnO2 (k)

-519,65

53,14

–

CuO (k)

-162,0

42,6

-129,9

Mn (k)

0

31,76

0

CaCO3 (k)

-1207,0

88,7

-1127,7

Al2­O3 (k)

-1676,0

50,9

-1582,0

SO3 (г)

-395,8

256,7

-371,2

Al2(SO4)3 (k)

-3434,0

239,2

-3091,9

PbO2 (k)

-276,6

74,9

-218,3

CO (г)

-110,5

197,5

-137,1

PbO (k)

-219,3

66,1

-189,1

PbS (k)

-94,28

91,20

-92,68

SO2 (г)

-296,9

248,1

-300,2

H2S (г)

-21,0

205,7

-33,8

S (ромб)

0

31,88

0

С12Н22О11 (к)

-2221

360

-1544,70

NH4Cl (k)

-315,39

94,56

-343,64

NaOH (k)

-426,6

64,18

-377,0

NaCl (k)

-410,9

72,36

-384,0

NH3 (г)

-46,2

192,6

-16,7

С2Н2 (г)

226,8

200,8

209,2

S(г)

129,1

227,7

–

Н2О2 (ж)

-187,02

105,86

-117,57

N2 (г)

0

191,5

0

Fe (k)

0

27,3

0

Al (k)

0

28,3

0

1

2

3

4

Fe2O3 (k)

-822,2

87,4

-740,3

H3PO4 (ж)

-1271,94

200,83

-1147,25

HCl (г)

-92,3

186,8

-95,2

Сl2 (г)

0

222,9

0

AgNO3 (т)

-120,7

140,9

-32,2

Ag (т)

0

42,69

0

NO2 (г)

33,5

240,2

51,5

СS2 (ж)

87,8

151,0

63,6

СаН2 (т)

-175,0

42,0

–

Са(ОН)2 (т)

-986,6

76,1

-896,8

Sb2S3 (т)

-160,0

166,6

-154,5

FeS (т)

-95,4

67,36

–

Sb (т)

0

45,69

0

Типовые задачи с решениями по разделу 6.

Пример 1. Пользуясь данными таблицы 2 вычислить ∆Нº реакции:

Fe2O3(k) + 3CO(г) = 2Fe(k) + 3 CO2(г)

Решение. По данным таблицы 2 стандартные энтальпии образования Fe2O3, CO, CO2 равны соответственно -822,2, -110,5, -393,5 кДж/моль, (напомним, что стандартные энтальпии образования простых веществ равны нулю), отсюда для реакции находим:

∆Hº = 3·∆Hº(CO2) – 3·∆Hº(CO) – ∆Hº(Fe2O3) = 3·(–393,5) – 3·(–110,5) – (–822,2) = –1180,5 + 331,5 + 822,2 = – 26,8 кДж

Ответ: ∆Hº реакции = –26,8 кДж.

Пример 2. Вычислить энтальпию образования пероксида водорода, если известны термохимические уравнения:

H2O2 = H2O + О2

∆Hº1= –98,3 кДж (1)

H2 + O2 = H2O

∆Hº2= –284,5 кДж (2)

Решение. По условию задачи необходимо рассчитать тепловой эффект реакции:

Из термохимического уравнения (2) вычтем уравнение (1):

H2 + O2 – H2O2 = H2O – H2O – О2 + ∆Hº2 – ∆Hº1

H2 + O2 = H2O2 + ∆Hº2 – ∆Hº1

∆Hº2 – ∆Hº1 = ∆Hº = x

–284,5 – (–98,3) = ∆Hº = x

x = –186,2 кДж

Ответ: ∆Hº реакции = –186,2 кДж.

Пример 3. Оценить возможность протекания реакции при 200С:

NH3(г) + HCl(г) = NH4Cl(k).

Решение. О возможности протекания реакции судят по значению энергии Гиббса. Из таблицы 2 находим значения энтальпий и энтропий веществ, участвующих в реакции:

NH3(г) + HCl(г) = NH4Cl(k).

∆Нº298, кДж/моль

Sº298, Дж/моль·К

HCl(г)

92.3

186.8

NH3(г)

–46.2

192.6

NH4Cl(k)

–315.39

94.56

По следствию из закона Гесса:

∆Нº = ∆Нº(NH4Cl) – ∆Нº(HCl) – ∆Нº(NH3) = –315, 39 – (–92,3) – (–46,2) = –176,89 кДж

∆ Sºреакции = Sº(NH4Cl) – Sº(HCl) – Sº(NH3) = 94,56 – 186,8 – 192,6 = –285 Дж/K= – 0,285 кДж/К

Изменение свободной энергии Гиббса будет равно:

∆Gº = ∆Нº – T · ∆ Sº = –176,89 – 293 · (–0,285) = – 93,39 кДж,

т.е ∆Gº < 0, следовательно, при 20 0С реакция протекает самопроизвольно.

*При решении задач этого раздела следует пользоваться данными таблицы 2.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности