2. Стандартная энтальпия реакции сгорания метанола (сн3он) равна (-726,64) кДж/моль. Написать термохимическое уравнение сгорания метанола и вычислить стандартную энтальпию его образования.

Дано: DflHo(298K, CH3ОН(ж)) = =-726,64 кДж/моль

DfHo(298K, CH3ОН(ж)) - ?

РЕШЕНИЕ:

Стандартной энтальпией сгорания вещества D_flH^o(298K) называется тепловой эффект реакции полного

сгорания 1 моль органического вещества до СО_2(г) и Н₂О_(ж) при стандартных условиях.

Составляем термохимическое уравнение сгорания 1 моль метанола:

CH₃ОН_(ж) + 3/2 О_2(г) = СО_2(г) + 2Н₂О_(ж) (4.2) D_flH^o(298K) = - 726,64 кДж/моль.

Следовательно, для данной реакции, D_flH^o(298K) = D_rH^o(298K) = -726,64 кДж/моль

Для определения D_fH^o(298K, CH₃ОН_(ж)) используем первое следствие из закона Гесса для этой же реакции:

D_flH^o(298K)=D_rH^o(298K)=1D_fH^o(298K, СО_2(г)) +2D_fH^o(298K,Н₂О_(ж)) - - D_fH^o(298K, CH₃ОН_(ж)) - 3/2D_fH^o(298K, О_2(г)).

Откуда: D_fH^o(298K, CH₃ОН_(ж)) = 1D_fH^o(298K, СО_2(г)) +

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

Значения стандартных энтальпий образования (D_fH^o(298K,В)) веществ берем из таблицы стандартных термодинамических величин.

D_fH^o(298K, CH₃ОН_(ж)) = 1(-393,5) +2(-285,8)-(- 726,64) =

= -238,46 кДж/моль.

Ответ: D_fH^o(298K, CH₃ОН_(ж)) = -238,46 кДж/моль.

3. На основании известных изменений стандартных энтальпий следующих реакций: 2CaO _(к) + SiO_2(к) = Ca₂SiO_4(к) Δ_rH⁰(298K) = - 2129,5 кДж (4.3) SiO_2(к)+ 4HF _(г) =SiF_4(г)+ 2H₂O_(ж) Δ_rH⁰(298K)= - 185,94 кДж (4.4) CaO_(к)+2HF _(г) =CaF_2(к) +H₂O _(ж) Δ_rH⁰(298K)= - 326,52 кДж (4.5)

Вычислить изменение стандартной энтальпии реакции: Ca₂SiO_4(к) + 8HF _(г)= 2CaF_2(к) + SiF_4(г) + 4H₂O _(ж) (4.6)

Дано: Термохимические уравнения трех заданных реакций.

DfHo(298K) искомой реакции.

РЕШЕНИЕ:

Искомое уравнение реакции (4.6) получаем путем суммирования предварительно подготовленных трех заданных уравнений (4.3, 4.4, 4.5).

Предварительная подготовка заданных уравнений заключается

в последовательном сравнении заданных и искомого уравнений: а) при сравнении этих уравнений вещества, содержащиеся в заданном уравнении и отсутствующие в искомом уравнении пропускаются;

б) если вещество, содержащееся в искомом уравнении входит в состав двух заданных уравнений, то сравнение продолжается по другому веществу, входящему в состав как заданного так и искомого уравнений;

в) заданные уравнения и их тепловые эффекты умножают на числа, которые позволяют получить коэффициенты, стоящие перед теми же веществами в искомом уравнении;

г) заданные уравнения умножают на (-1) в случае, если для получения искомого уравнения необходимо перенести вещества в заданном уравнении вправо или влево от знака равенства.

Следовательно, для получения искомого уравнения (4.6)

- умножаем на (-1) уравнение (4.3), т.к. в заданном уравнении (4.3), Ca₂SiO₄ находится справа от знака равенства, а в искомом уравнении (4.6) – слева от знака равенства;

- уравнение (4.4) используем без изменения, т.к. SiF₄ находится справа от знака равенства в уравнениях (4.4 и 4.6) и имеет коэффициент 1;

- умножаем на (2) заданное уравнение (4.5), т.к. CaF₂ находится справа от знака равенства в уравнениях (4.5) и (4.6), но в уравнении (4.6) имеет коэффициент 2.

(-1) 2CaO _(к) + SiO_2(к) = Ca₂SiO_4(к) Δ_rH⁰(298K) = - 2129,5 кДж 1 SiO_2(к) + 4HF _(г) = SiF_4(г) + 2H₂O_(ж) Δ_rH⁰(298K) = - 185,94 кДж 2 CaO _(к) + 2HF _(г) = CaF_2(к) + H₂O _(ж) Δ_rH⁰(298K) = - 326,52 кДж

Складываем левые и правые части приведенных уравнений

-2СаО - SiO_2(к) + SiO_2(к) + 4HF _(г) + 2CaO _(к) + 4HF _(г) =

= - Ca₂SiO_4(к) + SiF_4(г) + 2H₂O_(ж) + 2CaF_2(к) + 2H₂O _(ж)

После сокращения (SiO₂) и переноса веществ со знаком минус влево и вправо от знака равенства получим

Ca₂SiO_4(к) + 8HF _(г)= 2CaF_2(к) + SiF_4(г) + 4H₂O _(ж)

Для определения изменения стандартной энтальпии уравнения (4.6) аналогичные математические действия осуществляем с тепловыми эффектами подготовленных уравнений (4.3), (4.4) и (4.5):

D_rH^o(298K, 4.6) = (-1)D_rH^o(298K, 4.3) + D_rH^o(298K, 4.4) +

+ 2D_rH^o(298K, 4.5) = 2129,5 – 185,95 – 653,04 = 1290,51 кДж

Ответ: D_rH^o(298K, 4.6) = 1290,51 кДж