Пример термодинамических расчетов

Для реакции СаСО3® СаО+СО2 провести расчет DН, DS, DG, а также провести расчет теплоты химической реакции, если в реакции расходуется 10 г СаСО3.

1. DН = S DН0прод.р.- S DН0исх.р.

DН0СаО= -635,1 кДж\моль; DН0 СО2= -395,5 кДж\моль; DН0СаСО3= -1206,0 кДж\моль

DН = (-635,1-395,5) + 1206,0 = +175,4 кДж, DН > 0 реакция эндотермическая, т.е. требует нагревания.

2. DS = S DS0обр прод.р.- S DS0обр исх.в-в

DS0СаО = 39,7 Дж\моль. К; DS0СО2 = 213,6 Дж\моль. К ; DS0СаСО3 = 92,9 Дж\моль

DS. = (39,7+213,6) - 92,9 = 160,4 Дж\К или 160,4.10-3 кДж\К; DS > 0 в ходе возможного процесса его энтропия растет. С точки зрения молекулярно-кинетических представлений процесс вероятен.

3. DG = DН- TDS = 175,4 - 160,4 . 10-3. 298 = 127,6 кДж; DG > 0 реакция не- возможна при стандартных условиях (Т=298К или 250С).

4. Расчет теплоты реакции при расходе 10 г исходного вещества:

СаСО3 ® СаО + СО2

1моль – 62,4 КДж, найдем n = m/M = 10/100 = 0,1 моль

0,1моль – х(J) Þ х = 0,1. 62,4 = 6,24 кДж теплота, необходимая для разложения 10г СаСО3.

Рекомендуемая литература: [1], с.168-185; [2], с.116-148.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ № 4

Тема :«Термодинамика химических процессов»

 

1. Провести расчет DН, DS, DG при стандартных условиях. Охарактеризовать полученную величину данной реакции.

2. Вычислить количество теплоты, поглощенной или выделенной при реакции. Указать вид реакции: эндотермическая или экзотермическая.

Примечание: 1.Учесть стехиометрические коэффициенты при расчете.

2. См. приложение 2 – «Термодинамические константы некоторых веществ».

Варианты заданий

№ вар-та Задание № вар-та Задание
1. а) Н2О2(ж) ® Н2О(ж) + О2(г) б) 100 г оксида кальция с водой. 14. а) NO2(г) ® NO(г) + O2(г) б) горения 64 г серы.  
2. а)HCl(г)+O2(г)®H2O(ж)+Cl2(г) б) растворения 1 л NH3 при н.у. 15. а) Na2CO3 ®Na2O + CO2(г) б) образования 2,24 л оксида серы (IV)
3. а) N2(г) + O2(г) ® NO2(г) б) восстановления 80 г оксида железа(III) водородом до свободного металла. 16. а)H2S(г) +O2(г) ® SO2(г)+H2О(г ) б) разложение 14,8 г гидроксида кальция
4. а) Fe2O3 + H2(г) ® Fe+ H2O(ж) б) сгорание метана 200 л при н.у. 17. а) NO2(г) ® NO(г) +O2 (г) б) разложения 2 молей нитрата аммония до оксида азота (I) и воды
5. а) СаO + H2(г) ® Ca + H2O(ж) б) разложения 50 г карбоната бария 18. а) N2O4(г) ® NO2(г) б) сгорание 200 л ацетилена при н.у.
6. а) SnO2+ H2(г) ® Sn + H2O(ж) б) разложения 100 г нитрата аммония до оксида азота(I) 19. а)РН3(г)+О2(г)®Р2О5(тв)+Н2О(ж) б) образование 3 молей аммиака при н. у.
7. а) Al2O3+ H2(г) ® Al + H2O(ж) б) разложения 100 г нитрата аммония до cвободного азота 20. а) CO(г) + H2(г)® CH4(г)+ CO2(г) б) восстановления 60 г оксида алюминия водородом до свободного металла.
8. а) PH3(г) +O2 ® P2O5 + H2O(ж) б) испарения 1 л воды   21. а) Н2О(г) + О2 ® Н2О2(ж) б) растворения 34 г аммиака в воде
9. а) PbO2 + H2 (г) ® Pb + H2O б) окисление 1 л при н.у.NH3 до свободного азота. 22. а) С2Н2(г) + Н2(г) ® С2Н6(г) б) растворения 1 г натрия в воде
10. а) CH4(г) + CO2(г)®CO(г)+ H2 б) образования 1 л аммиака при н.у. 23. а) С2Н2(г) + Н2(г) ® С2Н4(г) б) растворения 1 г магния в воде
11. а). СО(г) +H2® CH4(г) + CO(г) б) разложения 15 г гидроксида кальция 24. а)CO2(г)+ H2О(г)®C2H4(г)+ O2(г) б) взаимодействия 160 г оксида магния с оксидом углерода(II).
12. а) H2S(г) +O2® SO2(г)+ H2O(г) б) при получении 4,48 л СО2 по реакции СO+O2®CO2 при н.у. 25. а)CO2(г)+ H2О(г)®C2H2(г)+ O2(г) б) взаимодействия 100 г оксида железа(II) с оксидом углерода(II).
13. а) NO(г) + O2(г) ® NO2(г) б) окисления 28,6 г оксида меди (I).