ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.04.2025
Просмотров: 226
Скачиваний: 1
Задание к самостоятельной работе №2 «Химическая термодинамика. Химическое равновесие.
Кинетика химических реакций.»
Задача 1.
В вариантах (1 -5) вычислите тепловой эффект реакции r H 0298 по теплотам сгорания органических веществ (табл.1).
Таблица 1.
№ п/п |
Уравнение реакции |
Вещество |
с H |
0 кДж |
|||||||||||
моль |
|||||||||||||||
1 |
C |
H |
12(г) |
8O |
2(г) |
5CO |
2(г) |
6H O |
C5 H12(г) |
-3486,90 |
|||||
5 |
2 (ж) |
||||||||||||||
2 |
C7 H8(ж) 1,5O2(г) C7 H6O2(к) H2O(ж) |
C7 H8(к) |
-3910,28 |
||||||||||||
С7H8O2(к) |
-3227,54 |
||||||||||||||
3 |
C5 H12(г) |
C2 H 4(г) C3 H8(г) |
C5H12(г) |
-3536,15 |
|||||||||||
4 |
C2 H 4(г) 3O2(г) 2CO2(г) 2H 2O(ж) |
C2H4(г) |
-1398,00 |
||||||||||||
5 |
C3 H8(г) 5O2(г) 3CO2(г) 4H 2 O(ж) |
C3H8(г) |
-2202,00 |
||||||||||||
В вариантах (6 -17) определите стандартную энтальпию образования веществ f H 0298, подчеркнутых в уравнениях реакций, пользуясь значениями изменения энтальпии реакции
r H |
0298, взятыми из табл. 2 |
и стандартными энтальпиями образования веществ f H 0298, |
||||||||||||||||||
(справочные данные); |
||||||||||||||||||||
Таблица 2. |
||||||||||||||||||||
№ п/п |
Уравнение реакции |
rH0, кДж |
||||||||||||||||||
6 |
H |
S |
3 |
O |
H |
O |
SO |
-518,59 |
||||||||||||
2 |
(г) |
2 |
2(г) |
|||||||||||||||||
2 |
2 (г) |
|||||||||||||||||||
7 |
2PH3(г) 4O2(г) P2O5(к) 3H 2O(ж) |
-3964,29 |
||||||||||||||||||
8 |
4NH 3(г) 3O2(г) 6H 2O(г) 2N2(г) |
-1266,28 |
||||||||||||||||||
9 |
2FeO(к) Ti(к) 2Fe(к) TiO2(к) |
-408,0 |
||||||||||||||||||
10 |
Fe2O3 3CO(г) |
2Fe(к) 3CO2(г) |
-27,71 |
|||||||||||||||||
1 |
||||||||||||||||||||
11 |
2PH3(г) 4O2(г) P2 O5 (к) 3H 2 O(ж) |
-3964,29 |
||||||||||
12 |
C2H4 3O2 2CO2 2H2O(ж) |
-1410,98 |
||||||||||
13 |
NH 3(г) HCl(г) NH 4Cl(к) |
-179,0 |
||||||||||
14 |
C(граф) 2N 2 O(г) CO2 (г) 2N 2 (г) |
- 229,31 |
||||||||||
15 |
Fe2O3 (к) 2Al(к) 2Fe(к) Al2O3 (к) |
- 2497,3 |
||||||||||
16 |
KClO4(к) = KClO3(к) + 2KCl(к) + 5 О2( г) |
- 60,0 |
||||||||||
17 |
Na2SO3 (к) = 3 Na2SO4(к) + Na2S(к) |
176,0 |
||||||||||
В вариантах (18-30) по заданным термохимическим уравнениям (табл. 3) рассчитайте стандартную энтальпию реакции образования указанного вещества f H 0298 из простых веществ.
Таблица 3 |
|||||||
№ |
Вещество |
||||||
п/п |
Термохимические уравнения реакций |
r H o , кДж |
|||||
(I) 2As(т) + 3F2(г) = 2AsF3(г); |
r H oI = -1842 |
||||||
18 |
(II) AsF5(г) = AsF3(г) + F2(г); |
r H oII |
= |
+317 |
AsF5 |
||
(I) |
2С (т) + O2(г) = 2СO2(г); |
r H oI |
= -220 |
||||
19 |
(II) СO(г) + F2(г) = COF2(г); |
r H oII |
= -525 |
COF2 |
|||
(I) |
2Сr(т) + 3F2(г) = 2СrF3(т); |
r H oI |
= -2224 |
||||
20 |
(II) 2СrF3(т) + Cr(т) = 2CrF2(т); |
r H oII |
= -38 |
CrF2 |
|||
(I) |
2P(т) + 3Cl2(г) = 2PCl3(г); |
r H oI |
= |
-574 |
|||
21 |
(II) PCl5(г) = PCl3(г) + Cl2(г); |
r H oII |
= |
+88 |
PCl5 |
||
(I) |
2Pb(т) + O2(г) = 2PbO(т); |
r H oI |
= - 438 |
||||
22 |
(II) 2PbO2(т) = 2PbO(т) + O2(г); |
r H oII |
= +116 |
PbO2 |
|||
(I) |
Zr(т) + ZrCl4(г) = 2ZrCl2(г); |
r H oI |
= +215 |
||||
23 |
(II) Zr (т) +2Cl2(г) = ZrCl4(г); |
r H oII |
= + 867 |
ZrCl2 |
|||
(I) 2ClF5(г) = Cl2F6(г) + 2F2(г); |
r H oI |
= +152 |
|||||
24 |
(II) Сl2(г) + 5F2(г) = 2ClF5(г); |
r H oII |
= - 478 |
Cl2F6 |
|||
(I) |
Ce(т) + O2(г) = CeO(т); |
r H oI |
= - 1090 |
||||
25 |
(II) 3CeO2(т) + Ce(т) = 2Ce2O3(т); |
r H oII |
= - 332 |
Ce2O3 |
|||
2 |
|||||||
(I) |
CuCl2(т) + Cu(т) = 2CuCl(т); |
r H oI |
= - 56 |
|||
26 |
(II) Cu(т) + Cl2(т) = СuCl2(т); |
r H oII |
= - 216 |
CuCl |
||
(I) |
4As(т) + 3O2(г) = 2As2O3( |
r H oI |
= -1328 |
As2O5 |
||
27 |
(II) As2O3(т) + O2(г) = As2O5(т); |
r H oII |
= |
-261 |
||
(I) |
HgBr2(т) + Hg(ж) = Hg2Br2(т); |
r H oI |
= - 38 |
Hg2Br2 |
||
28 |
(II) HgBr2(т) = Hg(ж) + Br2(ж); |
r H oII = + 169 |
||||
(I) |
2Fe(т) + O2(г) = 2FeO(т); |
r H oI |
= - 532 |
Fe2O3 |
||
29 |
(II) 4FeO(т) + O2(г) = 2Fe2O3(т); |
r H oII |
= |
-584 |
||
(I) |
Ir(т) + 2S(г) = IrS2(т); |
r H oI |
= |
- 144 |
Ir2S3 |
|
30 |
(II) 2IrS2(т) = Ir2S3(т) + S(т); |
r H oII |
= |
+ 43 |
||
Задача 2.
В вариантах (1 -5)
Определите изменение энтропии (∆ф.п.S0) при фазовом превращении (табл. 4).
Таблица 4
№ п/п |
Вещество |
Вид |
Температура |
H 0 перехода |
перехода |
перехода, К |
кДж/моль |
||
1 |
SiO2 |
кварц-ж |
1883 |
851 |
2 |
Au |
кр.-ж. |
1336 |
12,30 |
3 |
Ag |
кр.-ж. |
1234 |
11,92 |
4 |
H2O |
ж.-г. |
373,15 |
40,70 |
5 |
NaCl |
кр.-ж. |
1073,8 |
28,70 |
В вариантах 6 -12 для указанных реакций (табл. 5), не производя вычислений, определите изменение энтропии в реакции r S 0 . В каких реакциях r S 0 будет больше нуля, меньше
нуля или примерно равно нулю? Сделайте качественную оценку изменения свободной энергии Гиббса и вывод о возможности протекания реакций.
Таблица 5
№ |
Химическая реакция |
0 |
|
п/п |
rH298 |
||
6 |
2H2(г) + OF2(г ) = 2HF (ж) + H20(ж) |
r H 0 |
0 |
7 |
4NH3 (г) + 3OF2(г) = 2N2(г)+6HF(ж) + 3H20(ж) |
r H 0 |
0 |
8 |
4HCl(г)+O2(г) = 2H2O(г)+2Cl2(г) |
r H 0 |
0 |
9 |
TiO2(к)+2Cl2(г) = TiCl4(г)+O2(г) |
r H 0 |
0 |
10 |
TiO2(к)+2C(граф.) + 2Cl2(г) = TiCl4(г)+2CO(г) |
r H 0 |
0 |
11 |
CaO(к)+H2O(ж) = Ca(OH)2(к) |
r H 0 |
0 |
12 |
SiCl4(г)+2H2O(г) = SiO2(кр)+4HCl(г) |
r H 0 |
0 |
3 |
|||
В вариантах (13-18) по заданным уравнениям (табл. 6) рассчитайте стандартную энтропию образования указанного сложного вещества S 0298 (Дж/K).
Таблица 6
№ |
Вещество |
||||
п/п |
Уравнения реакций |
r S o , Дж/K |
|||
(I) 2Сr(т) + 3F2(г) = 2СrF3(т); |
r S oI |
= - 469 |
|||
13 |
(II) 2СrF3(т) + Cr(т) = 2CrF2(т); |
r SoII |
= + 40 |
CrF3 |
|
(I) 2P(т) + 3Cl2(г) = 2PCl3(г); |
r S oI |
= |
-127 |
||
14 |
(II) PCl5(г) = PCl3(г) + Cl2(г); |
r S oII |
= |
+171 |
PCl5 |
(I) 2Pb(т) + O2(г) = 2PbO(т); |
rS oI |
= - 203 |
|||
15 |
(II) 2PbO2(т) = 2PbO(т) + O2(г); |
r S oII |
= +193 |
PbO2 |
|
(I) Zr(т) + ZrCl4(г) = 2ZrCl2(г); |
r S oI |
= +215 |
|||
16 |
(II) Zr (т) +2Cl2(г) = ZrCl4(г); |
r S oII |
= - 116 |
ZrCl2 |
|
(I) 2ClF5(г) = Cl2F6(г) + 2F2(г); |
r S oI |
= +346 |
|||
17 |
(II) Сl2(г) + 5F2(г) = 2ClF5(г); |
r S oII |
= - 616 |
Cl2F6 |
|
Используя данные табл. 7, и справочные данные из прведенного к конце задания списка литературы
в вариантах (19 -24) рассчитайте стандартную энтропию (∆ S0) продукта реакции [Дж/(моль•К)], если известна стандартная энтропия реакции.
в вариантах (25-30) рассчитайте стандартную энтропию (∆ S0) исходного вещества [Дж/(моль•К)], если известна стандартная энтропия реакции ( r S 0298).
Таблица 7
№ |
r So , |
||||
п/п |
Уравнения реакций |
Дж/K |
|||
18 |
2Al2O3(т) |
+ 6SO2(г) + 3 O2(г) = 2 Al2(SO4)3(т) |
- 1727 |
||
19 |
2CuO (т) |
+ 4 NO2 (г) + O2 (г) |
= 2Cu(NO3)2 (т) |
- 867 |
|
20 |
4NO2(г) |
+ O2 (г) |
+ 2H2O(ж) |
= 4HNO3(ж) |
- 681 |
21 |
2H2O(ж) |
+ SO2 (г) |
+ O2 (г) = 2H2SO4 (ж) |
- 527 |
|
22 |
H2O(г) + CO2(г) + |
2CuO (т) = CuCO3(OH)2(т) |
-267 |
||
23 |
2NH3 (г) |
+ SO3 (г) |
+ H2O(г) = (NH4)2SO4 (т) |
- 451 |
|
24 |
2PbO2 (т) |
+ 4NO2 (г) + O2 (г) |
= 2 Pb(NO3)2 (т) |
-873 |
|
25 |
KClO4(к) = KClO3(к) + 2KCl(к) + 5 О2( г) |
+871 |
|||
26 |
Na2SO3 (к) = 3 Na2SO4(к) + Na2S(к) |
- 60 |
|||
4 |
|||||
27 |
2Mg(NO3) 2 = 2MgO + 4 NO2 + O2 (г) |
+ 891 |
28 |
2(NH4)2CrO4 (т) = Cr2O3 (т) + N2(г) + 5 H2O(ж) + 2 NH3 (г) |
+ 661 |
29 |
2Na2HPO4 (т) = Na4P2O7 (т) + H2O(ж) |
+ 40 |
30 |
Na2CO3•10 H2O (т) = 2NaOH (т) + CO2 (г) + 9 H2O(г) |
+1478 |
Задача 3
Для заданной химической реакции (табл. 8) выпишите из справочника необходимую информацию для расчетов rH0298, rS0298, rG0298, а также температурные области существования исходных веществ и продуктов реакции.
Считая, что стандартные энтальпия и энтропия реакции не зависят от температуры ( rС0р = 0)
Определите:
rG0298 реакции (двумя способами),
область температур, в которой возможно самопроизвольное протекание реакции
впрямом направлении при стандартных состояниях и постройте график
зависимости rG0 = f(T) для заданного процесса; |
||||||||
rG0Т, |
||||||||
константу равновесия Kр (R = 8,31 Дж/моль*К) и KC (R = 0,082 л*атм/моль*К), |
||||||||
при заданной температуре T (табл.9) |
||||||||
Укажите, в каком направлении протекает реакция при заданной температуре T и |
||||||||
направление смещения равновесия при увеличении T. При обосновании |
направления |
|||||||
смещения равновесия используйте уравнение изобары Вант-Гоффа. |
||||||||
Используя уравнение изотермы Вант-Гоффа, рассчитайте rGТ |
при температуре T (для |
|||||||
начального момента реакции), если исходные парциальные давления газов (P, табл. 9) в |
||||||||
реакционной смеси соответственно равны PA, PB, PC, PD. Сравните полученный |
||||||||
результат со стандартным значением энергии Гиббса rG0Т. |
||||||||
Таблица 8 |
||||||||
№ |
Уравнение реакции |
Т, К |
P*10-4 Па |
|||||
п/п |
||||||||
А |
B |
C |
D |
|||||
1 |
2H2(г) + CO(г) CH3OH(ж) |
390 |
1,8 |
0,8 |
- |
- |
||
2 |
4HCl(г) + O2(г) 2H2O(г) + 2Cl2(г) |
750 |
2,1 |
1,2 |
1,4 |
1,4 |
||
3 |
2N2(г) + 6H2O(г) 4NH3(г) + 3O2(г) |
1300 |
3,2 |
4,6 |
3,2 |
3,0 |
||
4 |
4NO(г) + 6H2O(г) 4NH3(г) + 5O2(г) |
1000 |
5,1 |
4,5 |
2,5 |
2,4 |
||
5 |
2NO2(г) 2NO(г) + O2(г) |
700 |
3,8 |
- |
0,6 |
0,8 |
||
6 |
N2O4(г) 2NO2(г) |
400 |
1,2 |
- |
3,6 |
- |
||
7 |
S2(г) + 4H2O(г) 2SO2(г) + 4H2(г) |
1000 |
0,6 |
0,9 |
2,2 |
2,8 |
||
8 |
S2(г) + 4CO2(г) 2SO2(г) + 4CO(г) |
900 |
0,9 |
1,3 |
2,5 |
2,9 |
||
9 |
2SO2(г) + O2(г) 2SO3(г) |
700 |
5,2 |
4,6 |
1,6 |
- |
||
10 |
CO2(г) + H2(г) CO(г) + H2O(г) |
1200 |
6,1 |
3,0 |
1,5 |
1,2 |
||
5 |
||||||||