Расчет теплового эффекта реакции по стандартным теплотам сгорания реагирующих веществ
Пример. Определите тепловой эффект реакции синтеза акриловой кислоты: + СО+ Н2О(ж) → СН2=СН–СООН(ж),
Если стандартные теплоты сгорания ацетилена, оксида углерода и акриловой кислоты соответственно равны (кДж/моль): –1299,63, –282,50 и –1370,0. Решение. Из закона Гесса следует, что тепловой эффект реакции равен разности между суммой теплот сгорания исходных веществ и суммой теплот сгорания продуктов реакции (ΔНосгор..н2о=0, так как Н2О – высший оксид); ∆Hºp = Σ∆Hºсгор.(исх.) – Σ∆Hºсгор.(прод.) ΔНо = ΔНосгор.(СН=СН) + ΔНосгор.(СО) – ΔНосгор. (СН2=СН–СООН(ж))= –1299,63 – 282,50 + 1370,0 = –212,13 кДж/моль.
ВЫЧИСЛЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЭНЕРГИИ ГИББСА Определение возможности протекания процесса по величине изменения энергии Гиббса. Пример. Возможна ли следующая реакция в стандартных условиях: t SiО2 (к) + 2NaОH (p) = Na2SiО3 (к) + Н2О (ж) если ΔGо(SiО2 (к)) = –803,75 кДж/моль; ΔGо (Na2SiО3 (к))= –1427,8 кДж/моль; ΔGо (NaОH(p)) = –419,5 кДж/моль; ΔGо (Н2О (ж)) = –237,5 кДж/моль? Можно ли выпаривать щелочь в стеклянном сосуде? Решение. Изменение энергии Гиббса ΔGо298 реакции равно: ΔGо = ΣGопрод. – ΣGоисх.; ΔGо298 = (–1427,8 – 237,5) – (–803,75 –419,5·2)= –22,55 кДж; ΔGо298 = –22,55 кДж (т. е. ΔG<0), а следовательно, данная реакция возможна. Щелочь нельзя выпаривать в стеклянном сосуде, так как в состав стекла входит SiО2. Пример. Вычислить ΔGо для реакции 2Н2 (г)+О2 (г) 2Н2О(г). при 298, 500, 1000, 1500 К. Зависимостью ΔНо и ΔSo от температуры пренебречь. Построить график зависимости ΔGо от температуры и найти по графику температуру, ниже которой указанная реакция в стандартных условиях может протекать самопроизвольно. Решение. Согласно уравнению ΔG = ΔН – TΔS влияние температуры на ΔG определяется знаком и величиной ΔS. Если пренебречь влиянием Т на значения ΔН и ΔS, то приведённая зависимость ΔG =ƒ(T) является уравнением прямой, наклон которой определяется знаком ΔS. при ΔS>0 прямая идет вниз, при ΔS<0 – вверх. Определим величину ΔН°298 (исходные данные берем из табл.1) ∆Hºp = Σ∆Hºобр.(прод.) – Σ∆Hºобр.(исх..) ΔН°298 = 2ΔН°обр.(H2O) – (2ΔН°обр.(H2) + 2ΔН°обр.(O2) = 2ΔН°обр.(H2O) = =2(-241,84) = –483,68 (кДж) (на 2 моля H2O) ΔН°обр.(Н2О) = 0,5(–483,8) = –241,89 кДж/моль.<0 Следовательно, реакция экзотермическая. Определим изменение энтропии данной реакции в стандартных условиях ΔS°298 (исходные данные берем из табл.1)
ΔSо = ΣSопрод. – ΣSоисх.: ΔS°298= 2S°298.(H2O) – [2S°298.(H2) + S° 298.(O2)]= 2·188,74 – (2·130.6 + 205) = –98,6(Дж/ К) = –0,0986(кДж/ К) < 0, ΔG =ƒ(T) прямая идет вверх. Определим изменение энергии Гиббса ΔG°298 в стандартных условиях (исходные данные берем из табл.1): ΔGо = ΣGопрод. – ΣGоисх.; ΔG°298 = 2ΔG°298.(H2O) – [2ΔG°298(H2) – ΔG°298(O2)] = 2(–228,8) = –457,6 кДж.
Отрицательная величина ΔG°298 свидетельствует о том, что в стандартных условиях реакция самопроизвольно протекает в прямом направлении.
ΔG°298 = ΔН°298 – 298·ΔS0298 = –483,68 – 298·(–0,0986) = –457,6кДж
ΔG°500 = ΔН°298 – 500·ΔS0298 = –483,68 – 500·(–0,0986) = –434,38кДж
ΔG°1000 = ΔН°298 – 1000·ΔS0298 = –483,68 – 1000·(–0,0986) = –385,08кДж
ΔG°1500 = ΔН°298 – 1500·ΔS0298 = –483,68 – I500·(–0,0986) = –335,78 кДж
Построим график ΔG°Т =f(Т):
ΔG°Т
Температура перехода ~4500 К
РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ И ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
РЕКОМЕНДАЦИИ: 1. Внимательно изучить теоретический материал, используя конспекты лекций, данное учебное пособие и рекомендуемую литературу. 2. Проверить усвоение теории, ответив на контрольные вопросы, выполнив тестовые задания. 3. Разобрать примеры решения типовых задач.
Популярное: Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1119)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |