4. Энергетика химических реакций уровень в

1. Рассчитать изменение стандартных энтальпии и энтропии химической реакции

4HCl_(г) + O_2(г) = 2Н₂О_(г) + 2Сl_2(г)

Дано: Уравнения химической реакции	Решение Изменение стандартных энтальпии и энтропии химической реакции рассчитываем на основании первого следствия из закона Гесса:
DrHo(298 K) – ? DrSo(298 K) – ?

D_rH^o(298 K) = [2D_fH^o(298 K, Н₂О_(г)) + 2D_fH^o(298 K, Cl_2(г))] –

– [4D_fH^o(298 K, НCl_(г)) + D_fH^o(298 K, О_2(г))];

D_rS^o(298 K) = [2S^o(298 K, Н₂О_(г)) + 2S^o(298 K, Cl_2(г))] –

– [4S^o(298 K, НCl_(г)) + S^o(298 K, О_2(г))],

где D_rH^o(298 K, В) и S^o(298 K, В) – стандартные энтальпии образования и энтропии веществ, которые находим из таблицы:

	4HCl(г)	+ О2(г)	= 2Н2О(г)	+ 2Сl2(г)
DrHo(298K) кДж/моль	4(-92,3)	0	2(-241,84)	0
So(298 K), Дж/(мольК)	4(186,8)	205	2(188,7)	2(222,9),

тогда:

D_rH^o(298 K) = 2(–241,84) – 4(–92,3) = –114,48 кДж;

∆_rS^o(298 K) = (2·188,7 + 2·222,9) – (4·186,8 + 205) = –129 Дж/К.

Ответ: D_rH^o(298 K) = –114,48 кДж, D_rS^o(298 K) = –129 Дж/К.

2. Стандартная энтальпия сгорания этилена (с2н4) равна –1410,8 кДж/моль. Написать термохимическое уравнение сгорания этилена и вычислить стандартную энтальпию его образования.

Дано: DflHo(298 K, C2H4(г)) = = –1410,8 кДж/моль	Решение Составляем реакцию сгорания 1 моль этилена:
DfHo(298 K, C2H4(г)) – ?

1C₂H_4(г) + 3О_2(г) = 2СО_2(г) + 2Н₂О_(ж);

D_flH^o(298 K) = – 1410,8 кДж/моль.

Стандартной энтальпией сгорания вещества называется тепловой эффект реакции полного сгорания 1 моль органического вещества до СО_2(г) и Н₂О_(ж) при стандартных условиях.

Следовательно, для данной реакции

D_flH^o(298 K) = D_rH^o(298 K) = –1410,8 кДж.

Для определения D_fH^o(298 K, C₂H_4(г)) используем первое следствие из закона Гесса для этой же реакции:

D_rH^o(298 K) = 2D_fH^o(298 K, СО_2(г)) + 2D_fH^o(298K, Н₂О_(ж)) –

– D_fH^o(298 K, С₂Н_4(г)) – 3D_fH^o(298 K, О_2(г)).

Откуда

D_fH^o(298 K, С₂Н_4(г)) = 2D_fH^o(298 K, СО_2(г)) +

+ 2D_fH^o(298K, Н₂О_(ж)) – D_rH^o(298K) – 3D_fH^o(298K, О_2(г)).

Значения стандартных энтальпий образования (Н₂О_(ж) и СО_2(г)) берем из таблицы:

D_fH^o(298 K, С₂Н_4(г)) = 2(–393,5) +

+ 2(–285,8) – (–1410,8) = 52,2 кДж/моль.

Ответ: D_fH^o(298 K, С₂Н_4(г)) = 52,2 кДж/моль.

3. По заданным термохимическим уравнениям рассчитать стандартную энтальпию образования Fe2o3(к) из простых веществ:

Fe_(к) +1/2O_2(г) = FeO_(к), D_rH^o(298 K, 1) = – 264,8 кДж. (4.1)

4FeO_(к) + O_2(г) = 2Fe₂O_3(к), D_rH^o(298 K, 2) = – 585,2 кДж. (4.2)

Дано: Термохимические уравнения двух реакций	Решение Стандартная энтальпия образования вещества есть тепловой эффект реакции образования 1 моль Fe2O3(к)из простых веществ при стандартныхусловиях. Запишем
DrHo(298 K) искомой реакции

термохимическое уравнение реакции образования Fe₂O_3(к) из простых веществ Fe_(к) и O_2(г):

2Fe_(к) + 3/2O_2(г) = Fe₂O_3(к). (4.3)

Из двух реакций (4.1) и (4.2) необходимо получить реакцию (4.3). Для этого складываем термохимические уравнения (4.1) и (4.2), предварительно умножив на 2 стехиометрические коэффициенты реакции (4.1) и разделив на 2 стехиометрические коэффициенты реакции (4.2):

2Fe_(к) + O_2(г) + 2FeO_(к) + ½O_2(г) = 2FeO_(к) + Fe₂O_3(к).

После сокращения получаем уравнение реакции (4.3):

2Fe_(к) + 3/2O_2(г) = Fe₂O_3(к).

Для определения изменения стандартной энтальпии реакции (4.3) аналогичные математические действия осуществляем с тепловыми эффектами приведенных реакций (4.1) и (4.2):

D_rH^o(298 K, 3) = 2D_rH^o(298 K, 1) + ½D_rH^o(298 K, 2) =

= 2(-264,8) + ½(-585,2) = – 822,2 кДж.

Так как реакция (4.3) соответствует образованию 1 моль Fe₂O₃ из простых веществ, то

D_fH^o(298 K, Fe₂O₃) = – 822,2 кДж/моль.

Ответ: D_fH^o(298 K, Fe₂O₃) = – 822,2 кДж/моль.

Дано: Еак = 60 кДж/моль а) Т1 = 320 К, Т2 = 360 К б) Т = 298 К, = 48кДж/моль	Решение а) Из уравнения Аррениуса получаем = ; = 1,09, где 103 – коэффициент пересчета килоджоулей в джоули, тогда =101,09 = 12,3 раза.
а) – ? б) – ?

Дано: Уравнение реакции, Кр = 1	Решение CO2(г) + C(к) <=> 2CO(г), .
Т – ?