Ионная связь. Электроотрицательность элемента. Водородная связь. Межмолекулярные взаимодействия.

2. Какое значение pH будет иметь раствор ацетата натрия (CH₃COONa) концентрацией 0,2 моль/л? K_д(CH₃COOH) = 1,85·10^–5; K(H₂O) = 10^–14

Ацетат натрия — соль, гидролизующаяся по аниону:

CH₃COONa + H₂O D CH₃COOH + NaOH

CH₃COO^– + H₂O D CH₃COOH + OH^–

Для соли, гидролизующейся по аниону, концентрация гидроксид-ионов находится по формуле:

K_w — ионное произведение воды

c_KtAn — молярная концентрация соли

K_HAn — константа диссоциации кислоты

= 1,04×10^–5 моль/л.

pOH = –lg [OH^–] = –lg 1,04×10^–5 = 4,98.

pH = 14 – pOH = 14 – 4,98 = 9,02.

3. Для реакции CH₄(г) + CO₂(г) = 2CO(г) + 2H₂(г) указать условия (P – const или V – const), при котором тепловой эффект процесса будет бὀльшим Возможен ли процесс в стандартных условиях?

Уравнение реакции: CH₄(г) + CO₂(г) = 2CO(г) + 2H₂(г)

Согласно следствию из закона Гесса, тепловой эффект реакции равен:

DH⁰ = ån_jDH⁰_{298, j} – ån_iDH⁰_{298, i}

n – стехиометрические коэффициенты;

j – продукты;

i – исходные вещества;

DH⁰₂₉₈ – стандартные энтальпии образования веществ.

Запишем справочные величины.

DH⁰₂₉₈(CH₄) = –74,85 кДж/моль

DH⁰₂₉₈(CO₂) = –393,51 кДж/моль

DH⁰₂₉₈(CO) = –110,52 кДж/моль

DH⁰₂₉₈(H₂) = 0

Вычисляем тепловой эффект реакции при постоянном давлении.

D_rH⁰₂₉₈ = 2DH⁰₂₉₈(CO) – DH⁰₂₉₈(CH₄) – DH⁰₂₉₈(CO₂) =

= 2 · (–110,52) – (–74,85) – (–393,51) = 247,32 кДж.

Вычисляем тепловой эффект реакции при постоянном объеме.

Связь между тепловыми эффектами при постоянном давлении (Q_p) и постоянном объеме (Q_v) выражается формулой:

Q_p = Q_v + DnRT,

где Q_p – тепловой эффект реакции при постоянном давлении, Q_v – тепловой эффект реакции при постоянном объеме, Dn – разность чисел молей продуктов и реагентов, R – газовая постоянная, T – температура.

Вычислим Dn.

Dn = 4 – 2 = 2.

Выразим Q_v.

Q_v = Q_p – DnRT.

Вычисляем: Q_v = 247,32 – 2 · 8,314·10^–3 · 298,15 = 242,36 кДж.

Таким образом, при данной температуре Q_v < Q_p. Реакция эндотермическая, теплоты больше поглощается при p = const.

Вычислим изменение энтропии.

DS⁰ = ån_jS⁰_{298, j} – ån_iS⁰_{298, i}

S⁰₂₉₈(CH₄) = 186,19 Дж/(моль·К)

S⁰₂₉₈(CO₂) = 213,68 Дж/(моль·К)

S⁰₂₉₈(CO) = 197,54 Дж/(моль·К)

S⁰₂₉₈(H₂) = 130,52 Дж/(моль·К)

D_rS⁰ = 2S⁰₂₉₈(CO) + 2S⁰₂₉₈(H₂) – S⁰₂₉₈(CH₄) – S⁰₂₉₈(CO₂) =

= 2 · 197,54 + 2 · 130,52 – 186,19 – 213,68 = 256,25 Дж/К.

Вычисляем энергию Гиббса.

D_rG⁰₂₉₈ = D_rH⁰₂₉₈ – TD_rS⁰ = 247,32 – 298 · 0,25625 = 170,96 кДж.

D_rG⁰₂₉₈ > 0, при стандартных условиях реакция невозможна.

Дата добавления: 2015-10-30