Температура начала реакции | Задача 115-120

Вычисление энергии Гиббса, энтропии, энтальпии и температуры химической реакции

 

Видео:Химия | Тепловой эффект химической реакции (энтальпия)Скачать

Химия | Тепловой эффект химической реакции (энтальпия)

 Возможность протекания реакции при заданной температуре

 

 

Задание 115.

На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите   реакции, протекающей по уравнению

СО (г) + 3Н2 (г) = СН4 (г) + Н2О (г)

Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ: —142,16 кДж.
Решение:
Уравнение процесса: 

СО (г) + 3Н2 (г) = СН4 (г) + Н2О (г)

Значения  и   находим из соотношений:

Значения    и   находим из специальных таблиц, получим. Учитываем, что   простых веществ принято равным нулю, получим:

 =  (СН4) + (Н2О) –   (СО)];
 = -74,82 + (241,83) – (110,52) =  -206,16 кДж;
= S0 (СН4) +  S0(H2O)  – [S0 (СО) + 3S0 (Н2)];
= (186,19 + 188,72) – [197,91 + 3(130,59)] = -214,77 Дж/моль . К.

 Энергию Гиббса при соответствующих температурах находим из соотношения:

 = — T;
 = -206,16   – 298(-0,21477) = -142,16 кДж.

То, что  < 0, указывает на возможность протекания прямой реакции при Т = 298 К и давлении взятых газов равном 1,01325 Па (760 мм. рт. ст. = 1 атм).

Ответ:  -142,16 кДж.


 Задание 116.
Вычислите  ,  и    реакции, протекающей по уравнению:

ТiО2 (к) + 2С (к) = Тi (к) + 2СО (г)
Возможна ли реакция восстановления ТiО2 углеродом при 1000 и 3000 К? Ответ: +722,86 кДж; 364,84 Дж/моль . К; +358,02 кДж; -371,66 кДж.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

ТiО2 (к) + 2С (к) = Тi (к) + 2СО (г)

Значения   и   находим из соотношений:


Значения    и   находим из специальных таблиц, получим:

  = 2 (СО) – ( (ТiO2);
  = 2(-110,52) — (-943,9)] = +722,86 кДж;

  = 2S0 (CО) +  S0(Ti) – [S0 (TiO2) + 2S0 (C)];
  = (2 .197,91) + 30,7.) – (50,3 + 2 . 5,69) = -364,84 Дж/моль . К.

Энергию Гиббса при соответствующих температурах находим из соотношения:

   — T;
 1000 = +722,86  – 1000(-0,36484) = +358,02 кДж;

То, что 1000 > 0, указывает на невозможность протекания прямой реакции при Т = 298 К и давлении взятых газов равном 1,01325 Па (760 мм. рт. ст. = 1 атм), т. е. при температуре 500 К восстановление ТiO2 углеродом не протекает.

3000  = +722,86  – 3000(-0,36484) = -371,66 кДж.

То, что  3000< 0, указывает на возможность протекания прямой реакции при Т = 298 К и давлении взятых газов равном 1,01325 Па (760 мм. рт. ст. = 1 атм), т. е. при температуре 2000 К восстановление  ТiO2 углеродом протекает.

Ответ: +722,86 кДж; 364,84 Дж/моль . К; +358,02 кДж; -371,66 кДж.


Видео:Влияние температуры на скорость реакцииСкачать

Влияние температуры на скорость реакции

Вычисление энергии Гиббса реакции

 Задание 117. 
На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите   реакции, протекающей по уравнению 

С2Н4 (г) + 3О2 (г) = 2СО2 (г) +2Н2О (ж)
Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ: -1331,21 кДж.
Решение:
Уравнение процесса: 

С2Н4 (г) + 3О2 (г) = 2СО2 (г) +2Н2О (ж)

Значения   и   находим из соотношений:  

Значения  и   находим из специальных таблиц, получим. Учитываем, что   простых веществ принято равным нулю, получим:

  =  2 (Н2О) + 2 (СО2) –   (С2Н4)];

  = [2(-285,84) + 2(-393,51) – (52,28) = -1410,98 кДж;
  = 2S0 (H2O) + 2S0 (CO2)  –[S0 (С2Н4)) + 3S0 (O2)] ;
  = 2(213,65) + 2(69,94) – [219,45 + 3(205,03)] = -267,36 Дж/моль . К.

Энергию Гиббсапри соответствующих температурах находим из соотношения:

Видео:Влияние температуры на скорость химических реакций. 10 класс.Скачать

Влияние температуры на скорость химических реакций. 10 класс.

   — T;
  = -1410,98   – 298(-0,26736) = -1331,31 кДж.

То, что  < 0, указывает на возможность протекания прямой реакции при Т = 298 К и давлении взятых газов равном 1,01325 Па (760 мм. рт. ст. = 1 атм).

Ответ: -1331,21 кДж.


Температура начала реакции

Задание 118.
Определите, при какой температуре начнется реакция восстановления Fe3O4, протекающая по уравнению:
Fe3O4 (к) + СО (г) =ЗFеО (к) + СO2 (г);  = +34,55 кДж. Ответ: 1102,4 К.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид: 

Fe3O4 (к) + СО (г) =ЗFеО (к) + СO2 (г);  = +34,55 кДж. 

Значения    находим из соотношений: 

 Значения стандартных энтропий веществ  находим из специальных таблиц, получим:

   =  3S0  (FeО) +  S0 (СО2) –  [S0  (Fe3O4) +  S0 (СО)];
  = [3(54,0) + (213,65) – (146,4 +197,91) = +31,34 Дж/моль . К.

Найдём температуру, при которой   = 0: 

 0=  — T;
 = Т;
Т =  /  = 34,55/0,3134  110,24 К.

Следовательно, при температуре 110,24 K начнется реакция  восстановления Fe3O4. Иногда эту температуру называют температурой начала реакции.

 Ответ:  1102,4 К.


Задание 119. 
Вычислите, при какой температуре начнется диссоциация пентахлорида фосфора, протекающая по уравнению:
РС15 (г) = РСI3 (г) + С12 (г);   = +92,59 кДж.Ответ: 509 К.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

РС15 (г) = РСI3 (г) + С12 (г);   = +92,59 кДж.

Значения    находим из соотношений:

Значения   находим из специальных таблиц, получим:

  =    S0(Cl2) +  S0 (PCl3) –   S0 (PCl5);
  = (311,66 + 222,95) – 352,71 = +18,19 Дж/К.

Найдём температуру, при которой   = 0:

 0=  — T;
 = Т;
Т =  /= 92,59/0,1819  509 К.

Следовательно, при температуре 509 K начнется диссоциация пентахлорида фосфора. Иногда эту температуру называют температурой начала реакции.

 Ответ:  509 К.


Видео:Влияние температуры на скорость химических реакций. Практическая часть. 10 класс.Скачать

Влияние температуры на скорость химических реакций. Практическая часть. 10 класс.

Изменения энтропии для реакции

Задание 119.
Вычислите изменения энтропии для реакций, протекающих по уравнениям:
2CH4 (г) = С2Н2 (г) + 3Н2 (г);
N2 (г) +3Н2 (г) = 2NH3 (г):
С (графит) + О2 (г) = СО2 (г).
Почему в этих реакциях    > 0. Ответ: 220,21 Дж/К; -198,26 Дж/К; 2,93 Дж/К.
Решение:
Изменение энтропии для реакций вычислим из соотношения

  •  
    а) 2CH4 (г) = С2Н2 (г) + 3Н2 (г);
      =  3S02) +  S02Н2) –  2S0 (СН4);
      = 3(130,59) + 200,82 – 2(186,19) = +220,21 Дж/K

  > 0, потому что реакция протекает с увеличением объёма, из 2 моль газообразного метана образуется 4 моль газообразных веществ, т. е. возрастает неупорядоченность системы.

б) N2 (г) +3Н2 (г) = 2NH3 (г);
  =  2S0 (NH3) —  S0(N2) –  3S0 (H2);
  = 2 . 192,5 –(191,49 + 3 . 130,59) = -198,26 Дж/K

  < 0, потому что реакция протекает с уменьшением объёма, из 4 моль газообразных веществ образуется 2 моль газообразного вещества, т. е. возрастает упорядоченность системы.

в) С (графит) + О2 (г) = СО2 (г);
  =   S0(СО2) – [S0 (С) +  S02)];
  = 213,65 –(5,69 + 205,03) = +2,93 Дж/K

  > 0, потому что происходит увеличение неупорядоченности системы за счёт того, что углерод из твёрдого состояния переходит в состав газообразного вещества СО2

Ответ: 220,21 Дж/К; -198,26 Дж/К; 2,93 Дж/К.


💥 Видео

Тепловой эффект реакции/ Страницы 115 - 118/ № 1 - 50/Сборник тестов по химии 2021/Скачать

Тепловой эффект реакции/ Страницы 115 - 118/ № 1 - 50/Сборник тестов по химии 2021/

Реакция на результаты ЕГЭ 2022 по русскому языкуСкачать

Реакция на результаты ЕГЭ 2022 по русскому языку

Задачи на правило Вант-Гоффа. Зависимость скорости реакции от температуры.Скачать

Задачи на правило Вант-Гоффа. Зависимость скорости реакции от температуры.

Решение задач на зависимость энтальпии от температурыСкачать

Решение задач на зависимость энтальпии от температуры

Решение задач на термохимические уравнения. 8 класс.Скачать

Решение задач на термохимические уравнения. 8 класс.

Семинар 3. Температурная зависимость скорости реакции. Краткое теоретическое вступление.Скачать

Семинар 3. Температурная зависимость скорости реакции. Краткое теоретическое вступление.

Расчёт тепловых эффектов реакций по табличным даннымСкачать

Расчёт тепловых эффектов реакций по табличным данным

Тепловой эффект хим. реакции. Энтальпия. Закон Гесса. Капучинка ^-^Скачать

Тепловой эффект хим. реакции. Энтальпия. Закон Гесса. Капучинка ^-^

Урок 115 (осн). Задачи на удельную теплоту сгорания и КПД нагревателяСкачать

Урок 115 (осн). Задачи на удельную теплоту сгорания и КПД нагревателя

Тепловой эффект реакции. ЗадачиСкачать

Тепловой эффект реакции. Задачи

Свободная энергия Гиббса. 10 класс.Скачать

Свободная энергия Гиббса. 10 класс.

Урок 115. Работа переменной силы. Решение задачСкачать

Урок 115. Работа переменной силы. Решение задач

Урок 171. Простейшие задачи на 1-й закон термодинамикиСкачать

Урок 171. Простейшие задачи на 1-й закон термодинамики

Энергия Гиббса. Практическая часть. 10 класс.Скачать

Энергия Гиббса. Практическая часть. 10 класс.

Энтальпия реакции. Решение задачи.Скачать

Энтальпия реакции. Решение задачи.

Скорость химических реакций. 9 класс.Скачать

Скорость химических реакций. 9 класс.
Поделиться или сохранить к себе:
Конспекты лекций по химии