а) NH₄OH б) C₆H₆ в) NaCl г )CH₃COOH

Практическая работа № 2

Решение задач на расчёт энтальпий химических реакций

Цель: Закрепить теоретические знания по термохимии; научиться записывать термохимические уравнения, решать задачи на расчёт энтальпий химических реакций.

Ход работы

---

Теоретическая часть

Пример 1. Вычислить тепловой эффект реакции окислов кальция и кремния с образованием силиката кальция

СаО _(к) + SiO_2(к) = СаSiO_3(к)

Решение: Под формулой каждого вещества в уравнении реакции выпишем табличные данные по ∆ Н ^о_обр в кДж/моль:

СаО(к.) + SiO₂ = СаSiO₃ (к.), ∆Н^о = ?

∆Н^о_обр -635,5 -858,3 -1582,6

Далее применяем следствие из закона Гесса в виде формулы (1):

∆Н^о = -1582,6 - (-635,5 - 858,3) = - 88,8 кДж

Одним из основных вопросов химии является вопрос о направлении химической реакции, в какую сторону и до какого предела реакция идёт самопроизвольно, т.е. без затраты работы извне. В термодинамике этот вопрос решается с помощью термодинамических потенциалов, которые являются функциями состояния системы при любых условиях, но направленность процессов определяют при постоянстве соответствующих двух параметров. При постоянных давлении и температуре критерием направленности процесса является изменении функции состояния, называемой энергией Гиббса G или изобарно - изотремическим потенциалом, или свободной энергией системы. По своему смыслу энергия Гиббса является частью внутренней энергии системы, за счёт которой система может совершать максимально полезную работу, т.е. работу химической реакции. Соответственно:

∆G = Amax, т.е. ∆G< 0 – реакция идет в прямом направлении;

∆G = 0 – это предел протекания реакции при данных P и T, что отвечает достижению химического равновесия;

∆G> 0 – реакция в прямом направлении не идет, в случае обратимых реакций идет в обратном направлении. Таким образом, величина G является движущей силой прогресса: чем больше G, тем дольше отстоит система от состояния равновесия, тем больше, говорят, химическое средство реагирующих веществ. Справедливо уравнение: G = H - TS. При постоянных Т и Р: ∆G = ∆Н - Т∆S, (2) где ∆Н – энтальпийный фактор процесса, а ∆S, называемая энтропией, пропорциональная термодинамической вероятности системы w:

---

S = klnw,

где k-коэффициент пропорциональности, равный R/Na (R-универсальная газовая постоянная, N_А - число Авогадро). Энтропия является мерой неупорядоченности или беспорядка в системе. Чем больше степень беспорядка,тем больше энтропия
Пример 2. Опредилить ∆Н^о₂₉₈ образования этилена, используя следующие данные:

C₂H₄(г) + 3О₂(г) = 2СО₂(г) + 2Н₂О(г), ∆Н^о = -1323 кДж

С(графит) + О₂(г.), ∆Н^о = -393,5 кДж

Н₂(г) + 1/2О(г) = Н₂О(г), ∆Н^о = -241,8 кДж

Решение: Последние два уровня являются реакциями образования СО₂(г) и Н₂О(г.). Неизвестное берем за х и выписываем под формулами веществ в первом уравнении значения ∆Н^о₂₉₈ образования в кДж/моль:

C₂H₄(г) + 3О₂(г) = 2СО₂(г.) + 2Н₂О(г ),

∆Н^о -1323 кДж 0 -393,5 -241,8

Далее применяем следствие из закона Гесса в виде формулы (1):

-1323 = (-2 393,5 – 2 241,8) - х

Отсюда х = 52,4 кДж/моль
Пример 3. Пользуясь справочными данными, показать, то в стандартных условиях при 25^оС реакция Сu(к) + ZnO(к) = CuO(к) + Zn(к) невозможна.

Решение:Обращаясь к табл. 1, выписываем значения ∆G^о₂₉₈ образования кДж/моль:

Cu(к) + ZnO(к) = CuO(к) + Zn(к), ∆G^о = ?

∆G^o₂₉₈ 0 -320,7 -129,9 0

Затем применяем формулу (3):

∆G^o= -129,9 + 320,7 = 190,8 кДж.

Таким образом, ∆G^о > 0, что соответствует невозможности протекания реакции в прямом направлении.
Пример 3. Пользуясь справочными данными, показать, что в стандартных условиях при 25^оС реакция Cu(к) + ZnO(к) = CuO(к) + Zn(к), невозможна.

Решение: Обращаясь к табл.1, выписываем значения ∆ G^о₂₉₈ образования в кДж/моль:

Cu(к) + ZnO(к) = CuO(к) + Zn(к), ∆ G^о₂₉₈ = ?

∆G^о₂₉₈ 0 -320,7 -129,9 0

Затем применяем формулу (3):

∆G^о = -129,9 + 320,7 = 190,8 кДж.

Таким образом, ∆G^о > 0, что соответствует невозможности протекания реакции в прямом направлении.

Итак, при 25^оС получаем, что ∆G^о > 0, т.е. реакция невозможна. Далее воспользуемся формулой ∆G = ∆H - T∆S:

∆G₇₇₃ = 178 - 773 * 0,165 = 50,45 кДж;

∆G^о ₇₇₃ = 178 - 1773 * 0,165 = 114,54 кДж;

Таким образом, при 500^оС получаем, что ∆G^о > 0, т.е. реакция невозможна. Зато при 1500 ^оС реакция становится возможна (∆G^о < 0) и протекает со значительными выделением свободной энергии (114,54 кДж).

---

Практическая часть

В соответствии с заданием преподавателя решить задачи.

1. Написать уравнение реакции, для которой определяется теплота образования, и вычислить ∆Н^о_обр в кДж/моль Al₂O₃, если при согревании 1г Al выделилось 30,98 кДж.

2. Написать уравнение реакции, для которой определяется теплота образования, и вычислить ∆Н^о_обр в кДж/моль Cr₂O₃, если при образовании 3,8 г. окиси выделилось 28,22 кДж.

3. Написать уравнение реакции, для которой определяется теплота образования, и вычислить ∆Н^о_обр в кДж/моль СО₂, если при образовании 1000 мл СО₂ (н.у.) выделилось 17,58 кДж.

4. Написать уравнение реакции, для которой определяется теплота образования, и вычислить ∆Н^о_обр в кДж/моль SО₂, если при сгорании 1г серы выделилось 9,27 кДж.

5. Вычислить изменение стандартной энергии Гиббса ∆G^o₂₉₈ и определить возможность протекания реакции:

CaCO_3(т) = CaO_(т) + CO_2(г)

6. Сколько килоджоулей выделяется при образовании из простых веществ 0,27 г AlBr₃?

7. Сколько килоджоулей выделяется при образовании из простых веществ 5,1 г Al₂О₃?

8. Сколько килоджоулей выделяется при образовании из простых веществ 1120 мл SO₂ (н.у.)?

9. Сколько килоджоулей выделяется при образовании из простых веществ 2,8 кг окси кальция?

10. Сколько килоджоулей выделяется при образовании из простых веществ 18 г двуокси кремня?

11. Сколько килоджоулей выделяется при образовании из простых веществ 47,8 г сульфида свинца?

12. Вычислить ∆Н^о_обр реакции: С(графит) + СО_2(г) = 2СО_(г)

13. Вычислить ∆Н^о_обр реакции: 2СО_(г) + О_2(г) = 2СО_2(г).

14. Вычислить ∆Н^о_обр реакции: CuO_(т) +H_2(г) =Cu_(т) +H₂О_(ж)

15. Вычислить ∆Н^о_обр реакции: 3Fe₃O_4(т) + 8Al_(т) = 9Fe_(т) + 2 Al₂О_3(т)

16. Вычислить ∆Н^о_обр реакции: 2Pb(NO₃)_2(т) = 2PbO_(т) + O2

17. Тепловой эффект реакции

SO₂(г) + 2H₂S(г) = 3S(ромб) + 2H₂O(ж.) равен - 234,50 кДж. Определите стандартную теплоту образования сероводорода.

18. Вычислить тепловой эффект реакции:

2Fe(OH)_2(т) + O₂

---

+2H₂O(ж.) = 4Fe(OH)_3(т)

19.

При растворении одного моля H₂SO₄ в 800 г воды температура повысилась на 22,4°. Определить энтальпию растворения H₂SO₄, принимая удельную теплоемкость раствора равной 3,76 Дж/г*К

20. Вычислить ∆Н^о_{2 9 8} реакций:

а) C₂H_6(г.) + 7/2 О₂(г.)=2CO_2(г.) + 3H₂O_(Г.);

б)C₆H₆ + 15/2 O₂(г.) =6CO_2(г.)+3H₂O_(ж.).

21. Определить стандартную энтральпию ∆Н^о_обр образования PH₃, исходя из уравнения:

2PH_3(г) + 4O_2(г) = P₂O₅ + 3H₂O_(ж); ∆Н^о_обр = - 2350 кДж.

22. Исходя из теплового эффекта реакции

3CaO_(k) + P₂O₅(k) = Ca₃(PO₄)₂(k); ∆Н^о_обр = - 739 кДж,

определить ∆Н^о_обр образования ортофосфата кальция.

23. Стандартные теплоты образования ацетилена, углекислого газа и воды соответственно равны 227,3; -394,4 и -242,0 кДж/моль. Вычислить стандартную теплоту сгорания ацетилена.

24. Определить ∆Н^о_обр образования BiCi_3(т), если ∆Н^о_обр образования BiCi_3(г) = - 270,70 кДж/моль, а ∆Н^о_обр возгонки BiCi_3(т) = 113,39 кДж/моль.

25. Вычислить ∆Н^о_обр образования MgCO3 при 298K, пользуясь следующими данными:

C(графит) = O_2(г) = CO_2(г.), ∆Н^о_обр = - 395,5 кДж;

2Mg(к.) + O₂ = 2MgO_(к.), ∆Н^о_обр = - 1203,6 кДж;

MgO(к.) + CO_2(г.) = MgCO_3(к.),∆Н^о_обр= - 117,7 кДж.

26. Вычислить стандартное изменение энергии Гиббса ∆G^о₂₉₈ и определить возможность протекания реакции:

Cl_2(г.) + 0,5O_2(г.) = Cl₂O

27. Можно ли использовать при стандартных условиях реакцию:

NH₄Cl_(т.) + NaOH_(т.)=NaCl_(т.)+ H₂O_(т.) + NH_3(т.) для получения аммиака?

28. Используя справочные данные, определить термодинамическую возможность протекания в стандартных условиях следующий реакций:

а)2Al_(т.) + 3/2O_2(г.) = Al₂O_(т.);

б)Cu_(т.) + 1/2O_2(г.) = CuO_(т.);

в)2Au_(т.) + 3/2O_2(г) = Au₂O₃(т.);

г)2Cu_(т.) + 1/2O_2(г.) = Cu₂O_(т.).

29. Вычислить изменение стандартной энергии Гиббса ∆G^о

---

Смотрите также файлы

• Общая этиология заболеваний печени.docx

• Практическая работа 1 Задание. Изучите раздел 1, составьте перечень основных объектов бухгалтерского учета, дайте их определения.docx

• Соотнесите приведенные ниже понятия мотивации.docx

• Практических заданий по дисциплине наследственное право.docx

• Занятие 1 тема правовые основы современной.docx