Рішення типових задач по темі - хімічна термодинаміка і термохімія
1.3 РІШЕННЯ ТИПОВИХ ЗАВДАНЬ ПО ТЕМІ "ХІМІЧНА ТЕРМОДИНАМІКА І Термохімія"
(Для нехімічних спеціальностей)
1. розрахована й ті δ H o 298 хімічно й реак ц ії Na2 O (т) + H2 O (ж) → 2NaOH (т)
за значеннями стандартних теплот утворення речовин (. див. таблицю 1 додатка). Вкажіть тип реак ц і (прим о- або ендотермічна).
За даними таблиці 1 додатка. стандартні ентальпії утворення Na2 O (т), H2 O (ж) і NaOH (т) при 298К рівні відповідно -416, -286 і -427,8 кДж / моль. Використовуючи наслідок із закону Гесса. розраховуємо δ H o 298 хімічно й реак ц ії.
Відповідь: -153,6 кДж.
2. Визначте, як змінюється ентропія при протіканні хімічної процесу Na2 O (т) + H2 O (ж) → 2NaOH (т).
В даному процесі при взаємодії 1 моль кристалічного і 1 моль рідкої речовини утворюється 2 моль кристалічного речовини. Отже, система переходить в стан з меншим безладом, і ентропія зменшується (δ S <0).
3. розрахована й ті величину δ S o 298 для про ц ЄСУА
Na2 O (т) + H2 O (ж) → 2NaOH (т), використовуючи значення стандартних ентропії й речовин (див. Таблицю 1 додатка).
δ S o 298 = 2 · S o (NaOH. т) - [S o (Na2 O, т) + S o (H2 O, ж)] = 2 · 64,16 - (75,5 + 70) =
= - 17,18 Дж / К.
Відповідь: -17,18 Дж / К.
4. розрахована й ті зміна енергії Гіббса (δ G o 298) для про ц ЄСУА
Na2 O (т) + H2 O (ж) → 2NaOH (т) за значеннями стандартних енергій Гіббса утворення речовин (див. Таблицю 1 додатка). Чи можливо мимовільне протікання реакції при стандартних умовах і 298К.
При стандартних умовах і T = 298К δ G o298 можна розрахувати як різницю сумарної енергії Гіббса утворення продуктів реакції і сумарної енергії Гіббса утворення вихідних речовин. Необхідні довідкові дані. (NaOH, т) = -381,1 кДж / моль, (Na2 O) = -378 кДж / моль, (H2 O, ж) = -237 кДж / моль.
δ G o 298 = 2 · (NaOH, т) - [(Na2 O, т) + (H2 O, ж)] = 2 · (-381,1) -
- [-378 + (-237)] = -147,2 кДж.
Відповідь: -147,2 кДж; можливо.
5. Визначте, чи можливо при 95 o С мимовільне протікання про ц ЄСУА Na2 O (т) + H2 O (ж) → 2NaOH (т). Відповідь обґрунтуйте й ті, розрахувавши величину зміни енергії Гіббса при данно й температурі.
Переведемо температуру в шкалу Кельвіна: Т = 273 + 95 = 368К. Для розрахунку δ G o 368 скористаємося рівнянням:
Скористаємося змінами ентальпії і ентропії. розрахованими для даного процесу в попередніх завданнях. При цьому величину зміни ентропії необхідно перевести з Дж / К в кДж / К, оскільки значення δ H і δ G зазвичай вимірюють в кДж.
-17,18 Дж / К = -0,01718 кДж / К
δ G o 368 = -153,6 - 368 · (-0,01718) = -147,3 кДж.
Таким чином, δ G o 368 <0, поэтому самопроизвольное протекание данного процесса при 95 o С возможно.
Відповідь: -147,3 кДж; можливо.
6. Складіть термохімічне рівняння реакції взаємодії Na2 O (т) і H2 O (ж), якщо при цьому утворюється 1 моль NaOH (т). У відповіді приведіть кількість теплоти, вказане в термохімічної рівнянні.
Коефіцієнти в термохімічної рівнянні мають сенс молей. Тому допустимі дробові значення коефіцієнтів. 1 моль гідроксиду натрію може утворитися з 1/2 благаючи оксиду натрію і 1/2 благаючи води. У завданні 1 (див. Вище) розраховане, що при утворенні 2 моль NaOH в даній реакції виділяється 153,6 кДж теплоти (δ H o 298 = -153,6 кДж). Тому при утворенні 1 моль NaOH кількість виділилася теплоти буде в 2 рази менше, тобто 76,8 кДж. У термохімічної рівнянні кількість теплоти, що виділяється вказують зі знаком "плюс": 1/2 Na2 O (т) + 1/2 H2 O (ж) → NaOH (т) + 76,8 кДж.