Определение теплового эффекта реакции при стандартных условиях

Тепловой эффект реакции рассчитаем как изменение энтальпии в стандартных условиях (DH_р-ии) по следствию из закона Гесса:

DH_р-ии = ( 4 × DH⁰{ NO_{2 (г)}}+ 1 × DH⁰{О_{2 (г)}}) –– (2 × DH⁰{N₂O_{5 (тв.)} }), (2)

продукты реагент

где обозначения типа DH⁰{O_2(г)} соответствуют стандартным энтальпиям образования веществ, в кДж/моль;

а численные множители перед функциями DH⁰{O_2(г)} равны коэффициентам (моль) в уравнении химической реакции (сравнить с (1)).

В первой скобке составлена сумма стандартных энтальпий образования только продуктов с учетом коэффициентов в уравнении реакции, а во второй скобке суммированы функции состояния только для реагентов! Учитываем, что в анализируемой реакции два продукта и один реагент.

Подставим численные значения для стандартных энтальпий образования веществ из справочной таблицы (таблица выдается на экзамене) в уравнение (2) и определим тепловой эффект реакции:

DH_р-ии = [4 моль ×(33) кДж/моль + 1моль × 0 кДж/моль] – 2моль × (-43) кДж/моль = 218 кДж>0.

Данная реакция является эндотермической.

В ходе реакции поглощается количество теплоты равное: Q = -218 кДж<0.

Так как в ходе реакции образуются газообразные вещества из твердого, то степень беспорядочности движения молекул увеличивается, энтропия возрастает.

2) Задача. Во сколько раз изменится скорость прямой реакции, если объем системы увеличить в 4 раза?

2NO_{2 (газ)} + 1/2O_{2 (газ)} ó N₂O_{5 (газ)}

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ:

Необходимо записать закон действующих масс для прямой реакции:

υ=к∙С²(NO₂) ∙С(O₂)^1/2,

где υ- скорость реакции,

С(NO₂) и С(O₂) – молярные концентрации реагентов,

все реагенты включены в запись, так как реакция гомогенная,

к – константа скорости реакции.

При увеличении объема системы в 4 раза, концентрация каждого реагента уменьшится в 4 раза.

В законе действующих масс указаны концентрации для двух реагентов, так как показатели степеней у концентраций разные, то их изменение по-разному отразиться на изменении всей скорости реакции.

а) Так как концентрация кислорода O₂ в законе находится в степени ½ - (С(O₂)^1/2), то при уменьшении концентрации кислорода в 4 раза скорость уменьшится в (4)^1/2=√4 = 2 раза.

б) Так как концентрация NO₂ в законе находится во 2-ой степени - С²(NO₂), то при уменьшении концентрации NO₂ в 4 раза скорость уменьшится в 4²=16 раз.

в) совместное изменение концентраций двух веществ приведет к уменьшению скорости в 2∙16=32 раза.

Ответ: скорость уменьшится в 32 раза.

3) Задача.

В какую сторону сместиться равновесие системы при увеличении давления?

2NO_(г.) +O_2(г.) ó2NO_{2 (г.).}

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ:

Определим общее количество молей газообразных веществ в обеих частях уравнения.

2NO_(г.) + 1 O_2(г.) ó 2NO_{2 (г.).}

_.

2+1=3 моль > 2 моль

Количество газообразных молекул уменьшается при протекании прямой реакции.