УРОВЕНЬ A

ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

1. Определить значения тепловых эффектов Q_p и Q_v при стандартных условиях для реакции:

H_2(г) + ½ O_2(г) = Н₂О_(г)(4.1)

РЕШЕНИЕ:

Так как приведенное уравнение (4.1) представляет собой процесс образования 1 моль газообразной воды из простых веществ, то тепловой эффект этого процесса (D_fH^o(298K, Н₂О_(г)) определяем по таблице стандартных термодинамических величин:

D_fH^o(298K, Н₂О_(г)) = - 241,8 кДж/моль или

D_rH^o(298K) = - 241,8 кДж (для реакции 4.1)

Тогда, учитывая что Q_p = -∆Н, Q_p = 241,8 кДж

Связь между Q_p и Q_v выражается уравнением

Q_v = Q_p + p∆V = Q_p + ∆nRT (4.2)

где ∆n = n₁ – n₂

n₁ - cумма числа газовых моль в продуктах реакции

n₂ - cумма числа газовых моль в исходных веществах

Для приведенной реакции (4.1) ∆n = 1 – 1,5 = - 0,5 моль.

Определяем значение Q_V

Q_V = 241800 – 0,5 · 8,314 · 298 = 240561 Дж ~ 240,6 кДж

Ответ: Q_p = 241,8 кДж, Q_v = 240,6 кДж

2. Стандартная энтальпия реакции сгорания метанола (СН₃ОН) равна (-726,64) кДж/моль. Написать термохимическое уравнение сгорания метанола и вычислить стандартную энтальпию его образования.

РЕШЕНИЕ:

Стандартной энтальпией сгорания вещества D_flH^o(298K,В) называется тепловой эффект реакции полного сгорания 1 моль органического вещества до СО_2(г) и Н₂О_(ж) при стандартных условиях.

Составляем термохимическое уравнение сгорания 1 моль метанола:

1CH₃ОН_(ж)+3/2О_2(г)=СО_2(г)+2Н₂О_(ж) D_flH^o(298K)= -726,64 кДж/моль

Следовательно, для данной реакции D_rH^o(298K) = -726,64 кДж

Для определения D_fH^o(298K, CH₃ОН_(ж)) используем первое следствие из закона Гесса для этой же реакции:

D_rH^o(298K) = 1D_fH^o(298K, СО_2(г)) + 2D_fH^o(298K,Н₂О_(ж)) -

- D_fH^o(298K, CH₃ОН_(ж)) - 3/2D_fH^o(298K, О_2(г)).

Откуда: D_fH^o(298K, CH₃ОН_(ж)) = 1D_fH^o(298K, СО_2(г)) +

+ 2D_fH^o(298K, Н₂О_(ж)) - D_rH^o(298K) – 3/2D_fH^o(298K, О_2(г))

Значения стандартных энтальпий образования (D_fH^o(298K,В)) веществ берем из таблицы стандартных термодинамических величин.

D_fH^o(298K, CH₃ОН_(ж)) = 1(-393,5) +2(-285,8)-(- 726,64) =

= -238,46 кДж/моль.

Ответ: D_fH^o(298K, CH₃ОН_(ж)) = -238,46 кДж/моль.

3. Вычислить стандартную энтальпию растворения NaOH в воде, если при растворении 10 г NaOH в 250 мл воды температура раствора повысилась от 20⁰С до 29,7⁰С. Удельная теплоемкость раствора равна 3,99 Дж/(г·К).

Дано:

Dраств.Ho(298K, NaOH) - ?

РЕШЕНИЕ:

Стандартную энтальпию растворения рассчитываем по уравнению:

= , (кДж/моль)

где М_NaOH = 40 г/моль

Q_p = m_р-ра·С_р(р-ра)·(), -количество выделившейся теплоты при растворении 10 г NaOH,Дж

Q_Р = (10 + 250)·3,99·9,7 = 10062,8 Дж,

где m_р-ра = m+ m= 10+250 = 260 г.

Для рассматриваемой задачи = 29,7-20 = + 9,7⁰. При этом следует учесть, что знак "+" указывает на повышение температуры при растворении, а знак "-" - на понижение температуры.

D_раств.H^o(298K, NaOH) = ,

1000 - пересчет Дж в кДж.

Ответ: D_раств.H^o(298K, NaOH) = - 40,24 кДж/моль.