6. Термодинамические расчеты. Энтальпийные диаграммы.

6.1. Задача 5. Расчет энергии связи.

Найти энергию химической связи H-O в молекуле воды (E_H-O), если _fH⁰₂₉₈ H₂O (г) = –242 кДж/моль, энтальпии диссоциации молекул H₂ и O₂ H⁰₂₉₈ (дисс) равны 436 и 495 кДж/моль соответственно.

Решение.

Энергия связи – это изменение энтальпии в процессе разрыва химической связи с образованием газообразных невзаимодействующих атомов – величина положительная.

Для реакции: H₂O(г) = 2H(г) + O(г)

_rH⁰₂₉₈ = 2E_H-O (в ходе реакции разрываются две связи и не образуется ни одной новой) = H⁰₂₉₈ (дисс) H₂ + ½ H⁰₂₉₈ (дисс) O₂ – _fH⁰₂₉₈ H₂O (г) (в соответствии с алгоритмом расчета H⁰ реакции через _fH⁰ продуктов реакции и исходных веществ). Отсюда 2E_H-O = H⁰₂₉₈ (дисс) H₂ + ½ H⁰₂₉₈ (дисс) O₂ – _fH⁰₂₉₈ H₂O (г),

E_H-O = [H⁰₂₉₈ (дисс) H₂ + ½ H⁰₂₉₈ (дисс) O₂ – _fH⁰₂₉₈ H₂O (г)]/2 = [436 кДж/моль + + ½●495 кДж/моль – (–242 кДж/моль)]/2 = 463 кДж/моль

6.2. Задача 6. Энтальпийная диаграмма для расчета энергии кристаллической решетки (цикл Габера-Борна).

Энергия кристаллической решетки DU⁰(реш) – это изменение энергии в процессе превращения ионной кристаллической решетки в бесконечно удаленные друг от друга невзаимодействующие газообразные ионы – величина положительная.

Рис. 1.1. Энтальпийная диаграмма для расчета энергии кристаллической решетки хлорида калия.

DH⁰ (ат) K – энтальпия атомизации калия – изменение энтальпии в процессе атомизации калия, то есть превращения твердого калия в газообразные атомы.

H⁰ (дисс) Cl₂ – энергия диссоциации молекулы хлора.

I₁ (K) – первая энергия ионизации атома калия – изменение энтальпии в процессе отрыва от атома калия одного внешнего электрона.

A_e (Cl) – сродство к электрону атома хлора – изменение энтальпии в процессе присоединения к атому хлора одного электрона.

Примечание: обычно величины энтальпии атомизации, энергии диссоциации, энергии ионизации и сродства к электрону приводятся на 1 моль реагирующих частиц (атомов, молекул).

Решение: исходя из приведенной на рисунке 1.1. энтальпийной диаграммы

DU⁰ (реш) KCl = –_fH⁰ KCl + DH⁰ (ат) K + 1/2H⁰ (дисс) Cl₂ + I₁ (K) + A_e (Cl)

7. Домашнее задание.

1. Рассчитайте DU⁰(реш) KCl (задача 6), если _fH⁰ KCl = –438 кДж/моль, DH⁰ (ат) K = 89 кДж/моль, H⁰₂₉₈ (дисс) Cl₂ = 244 кДж/моль (величина приводится на 1 моль молекул Cl₂), I₁ (K) = 425 кДж/моль, A_e (Cl) = –355 кДж/моль.

2. Рассчитайте стандартную энтальпию образования _fH⁰₂₉₈ SOCl₂ (ж) используя данные таблицы 1.5.

Таблица 1.5. Стандартные энтальпии некоторых реакций.

Реакция	rH0298, кДж/моль
2P (тв) + 5Cl2 (г) = 2PCl5 (тв)	–892
6PCl5 (тв) + 2P2O5 (тв) = 10POCl3 (ж)	–308
4P (тв) + 5O2 (г) = 2P2O5 (тв)	–2988
S (тв) + O2 (г) = SO2 (г)	–297
PCl5 (тв) + SO2 (г) = POCl3 (ж) + SOCl2 (ж)	–101