Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Пример 1. Вычисление энтальпий образования веществ и тепловых эффектов химических процессов

Читайте также:
  1. E. Организм контактирует с внутренними объектами — например, воспоминаниями, эротическими фантазиями, мысленными представлениями — субъективными образами.
  2. Excel. Технология работы с формулами на примере обработки экзаменационной ведомости
  3. I. Примерный перечень вопросов рубежного контроля.
  4. II. Примерный перечень вопросов к зачету (экзамену) по всему курсу.
  5. II. Строение атома и систематика химических элементов. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И. Менделеева.
  6. II. Этапы преобразования информации стратегического менеджмента.
  7. II. Этапы преобразования информации стратегического менеджмента.
Помощь в написании учебных работ
1500+ квалифицированных специалистов готовы вам помочь

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА № 2 по ХИМИИ

Раздел 1. Обучающие примеры с алгоритмами решения по теме

«Энергетические эффекты химических процессов. Термохимические расчёты»

Пример 1. Вычисление энтальпий образования веществ и тепловых эффектов химических процессов

1.Стандартная энтальпия образования газообразного озона равна 142,3 кДж/моль. Укажите, в какой из перечисленных ниже реакций тепловой эффект ΔH0обр будет соответствовать стандартной энтальпии образования О3(г):

а) 3О(г) = О3(г); б) 1,5О2(г) = О3(г); в) О2(ж) + О(г) = О3(г); г) 2О2(г) = О(г) + О3(г).

Напишите термохимическое уравнение этого процесса.

Решение. По определению, ΔH0 показывает тепловой эффект реакции образования 1 моль вещества О3(г) прямым синтезом из простых веществ, устойчивых при 298К и давлении 101кПа. Случай г) не подходит под данное определение, т.к. не соответствует реакции синтеза. Случай в) не отвечает требованию стандартных условий, т.к. при 298К и давлении 101кПа кислород не может находиться в жидком состоянии. Случай а) также должен быть исключен, т.к. атомарный кислород О(г) не является устойчивой формой существования простого вещества кислорода. Таким образом, требованиям определения соответствует только реакция б). Термохимическое уравнение будет выглядеть следующим образом:

О2(г) + ½О2(г) = О3(г); ΔH0обр3(г)] = 142,3 кДж/моль.

Ответ: условиям задачи соответствует уравнение б); ΔH0обр3(г)] = 142,3 кДж/моль.

2. При сгорании кальция массой 8г количество выделившейся энергии составило 127кДж. Составьте термохимическое уравнение этой реакции.

Решение. Составим вначале химическое уравнение реакции горения металла в кислороде: 2Са + О2 = 2СаО. Термохимическое уравнение отличается от химического тем, что в нем указаны агрегатные состояния реагентов и продуктов, а также тепловой эффект процесса. Следовательно, нашему случаю будет соответствовать термохимическое уравнение следующего вида:

2Са(т) + О2(г) = 2СаО(т), ΔH = Х кДж.

В этом уравнении искомому тепловому эффекту соответствуют 2 моль кальция.

А по условию задачи, в реакцию вступили 8 г кальция, что соответствует количеству вещества nСа = m(Ca)/M(Ca); nCa = 8г/40г/моль = 0,2 моль. Вычисляем количество энергии, которое выделится при сгорании 2 моль кальция, используя пропорцию: 0,2 моль Са ― –127 кДж

2 моль Са ― Х кДж Х = 2моль·(–127кДж)/0,2моль = –1270кДж.

Таким образом, при сгорании 2 моль металлического кальция выделяется 1270 кДж энергии.

Ответ: 2Са(т) + О2(г) = 2СаО(т), ΔH = –1270 кДж.

 

3.Вычислите стандартную энтальпиюобразования бензола С6Н6(ж), если энтальпии сгорания водорода, углерода и бензола равны соответственно (кДж/моль):

-285,84; -393,51; -3267,70.

Решение. Запишем уравнение реакции, тепловой эффект которой необходимо определить. Образование бензола из простых веществ можно представить следующим термохимическим уравнением:

6С(т) + 3Н2(г) = С6Н6(ж), ΔH0обр6Н6(ж)]=Х кДж/моль.

Для определения энтальпии образования бензола составим цикл Гесса, используя данные задачи:

Н2(г) + ½О2(г) = Н2О(ж), ΔH01 = -285,84 кДж/моль; (1)

С(т) + О2(г) = СО2(г), ΔH02 = -393,51 кДж/моль; (2)

С6Н6(ж) + 15/2О2(г) = 6СО2(г) + 3Н2О(ж), ΔH03 = -3267,70 кДж/моль. (3)

Чтобы получить искомое уравнение образования бензола из простых веществ, достаточно сложить в цикле Гесса уравнения (1) и (2), умножив их на соответствующие коэффициенты 3 и 6, и вычесть из них уравнение (3):

2(г)+3/2О2(г)+6С(т)+6О2(г)-С6Н6(ж)-15/2О2(г) =3Н2О(ж)+6СО2(г)-6СО2(г)-3Н2О(ж).

Сократим однородные члены и перенесем -С6Н6(ж) в правую часть равенства с противоположным знаком. Получим искомое уравнение: 6С(т) + 3Н2(г) = С6Н6(ж).

Аналогичные действия проделаем с тепловыми эффектами:

ΔH0обр6Н6(ж)] = 3ΔH01 + 6ΔH02 – ΔH03,

ΔH0обр6Н6(ж)] =3·(-285,84) кДж/моль + 6·(-393,51) кДж/моль – (-3267,70) кДж/моль =

(-857,52 -2361,06 + 3267,70) кДж/моль = 49,12 кДж/моль.

Ответ: ΔH0обр6Н6(ж)]=49,12 кДж/моль.

 

4.Используя значение стандартных энтальпий образования участников химического процесса, определите количество энергии, выделяющейся при восстановлении оксидом углерода 100кг диоксида свинца до оксида с образованием диоксида углерода.

Решение. Запишем термохимическое уравнение реакции, тепловой эффект которой необходимо определить:

PbO2(т) + CO(г) = PbO(т) + CO2(г), ΔH0 = Х кДж/моль.

Согласно 3-му следствию из закона Гесса, тепловой эффект процесса определяется по разности сумм энтальпий образования продуктов и реагентов. Используя данные таблицы 1 Приложения, найдем значения искомых энтальпий (кДж/моль):

ΔH0обр[PbO2(т)] = -276,86; ΔH0обр[CO(г)] = -110,50; ΔH0обр[PbO(т)] = - 217,86;

ΔH0обр[CO2(г)] = -393,51.

Составим цикл Гесса для расчета теплового эффекта реакции восстановления диоксида свинца монооксидом углерода:

ΔH0 = {ΔH0обр[PbO(т)] + ΔH0обр[CO2(г)]} – {ΔH0обр[PbO2(т)] + ΔH0обр[CO(г)]}

и, подставив известные значения, рассчитаем его:

ΔH0 = [(- 217,86) кДж/моль + (-393,51) кДж/моль] – [(-276,86) кДж/моль + (-110,50) кДж/моль] = -224,01 кДж/моль.

Расчеты показали, что при восстановлении 1 моля PbO2 выделяется 224,01 кДж энергии. Определим, какой массе диоксида свинца соответствует это количество вещества:

m(PbO2) = n·M(PbO2) = 1моль·(207 + 2·16)г/моль = 239г.

Теперь вычислим количество энергии, которое выделится при сгорании 100кг PbO2, используя пропорцию:

239·10-3кг ― -224,01 кДж

100кг ― Х кДж, Х = = -93728 кДж.

Ответ: при восстановлении 100кг диоксида свинца выделяется 93728 кДж энергии.

5.Энергия связи С―Н в метане равна 435 кДж/моль, связи С―Cl в хлорметане – 350 кДж/моль. Зная, что ЕCl―Cl = 240 кДж/моль, а ЕH―Cl = 430 кДж/моль, рассчитайте тепловой эффект (ΔH0) реакции: CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl.

Решение. Энтальпии образования химических веществ можно рассчитать по энергиям связей, которые в этих веществах образуются. Например, в молекуле метана образуется 4 ковалентные связи С―Н, следовательно,

ΔH0обр(СН4) = 4·[ECH], и ΔH0обр(СН4) = 4·435 кДж/моль = 1740 кДж/моль. Аналогичные расчеты проведем и для всех остальных молекул:

ΔH0обр(Сl2) = 3·[ЕCl―Cl] = 3·240 кДж/моль = 720 кДж/моль (см. теорию образования дативной связи, в молекуле Cl2 – тройная связь);

ΔH0обр(HCl) = ЕH―Cl = 430 кДж/моль;

ΔH0обр(СН3Cl) = 3·[ECH] + ECCl = 3·435 кДж/моль + 350 кДж/моль = 1655 кДж/моль.

Теперь по 3-му следствию из закона Гесса рассчитаем тепловой эффект искомой реакции: ΔH0 = [ΔH0обр(СН3Cl) + ΔH0обр(HCl)] - [ΔH0обр(СН4) + ΔH0обр(Сl2)] и

ΔH0 = (1655 + 430) – (1740 + 720) кДж/моль = -375 кДж/моль.

Ответ: тепловой эффект экзотермического процесса хлорирования метана с образованием хлорметана равен ΔH0 = -375 кДж/моль.


Дата добавления: 2015-07-11; просмотров: 801 | Нарушение авторских прав


 

 

Читайте в этой же книге: И температурой | Химического процесса | стандартных условиях |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Забезпечення безпечної евакуації персоналу| Пример 2. Определение взаимосвязи между внутренней энергией и энтальпией термодинамических процессов

mybiblioteka.su - 2015-2022 год. (0.017 сек.)