Задание для самостоятельной работы.

Отчет по работе №2

Определение тепловых эффектов химических реакций. Оценка возможности самопроизвольного протекания процесса

Задание 1

1) 𝛥_rH⁰=Σν𝛥_fH_{продуктов} - Σν𝛥_fH_{исходных}

𝛥_rH⁰=1·(-286,0)-[(1·0)+(1·(-230,0))]= -56,0 кДж (р-я экзотермическая)

2) 𝛥_rS⁰=Σν·S⁰_{продуктов} - Σν·S⁰_{исходных}

𝛥_rS⁰=(1·70,0)-[(1·0)+(1·(-10,5))]=80,5 =0,0805

3) 𝛥_rG⁰= 𝛥_rH⁰-T· 𝛥_rS⁰

𝛥_rG⁰=(-56,0)-(298·0,0805)=-80,0

Таким образом, в неизолированной системе при Т=const, p=const самопроизвольное протекание реакции возможно.

Задание 2

H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O

m_{стакана}=180,25 г.;

t_{начальная}=22,0°С=320,0 К

t_{конечная}=28,0°С=326,0 К

1. Расчет разницы температур:

Т(К)= t_{конечная} - t_{начальная}

Т(К)= 326,0-320,0=6,0 К

2. Расчет суммарной массы раствора:

m_{раствора}=(V_щелочи+V_{кислоты})·ρ_{раствора}

где, ρ_{раствора}=1

m_{раствора}=(100+100)·1=200 г

3. Расчет теплоемкости системы:

С_m=С_{раствора}· m_{раствора}+С_{стакана}· m_{стакана}

где, С_{раствора}-удельная теплоемкость раствора, С_{раствора}=4,184

С_стекла-удельная теплоемкость стекла, С_стекла=0,753

С_m=(4,184·200)+(0,753·180,25)=972,5

4. Расчет количества тепла, выделившегося в калориметре:

q= С_m·𝛥T

q=972,5·6.0=5833,8 Дж = 5,8кДж

5. Расчет числа моль полученной воды, равной числу моль нейтрализованной щелочи:

ν_Н2О=С_щелочи·V_щелочи

где, С_щелочи–молярная концентрация щелочи. С_щелочи=1,0

ν_Н2О=1,0·0,1=0,1 моль

6. Расчет теплового эффекта реакции нейтрализации:

Таким образом, реакция H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O является эндотермической, т.е. протекает с поглощением теплоты.

Рассчитаем теплоту химической реакции по формуле:

𝛥_rH⁰=Σν𝛥_fH_{продуктов} - Σν𝛥_fH_{исходных}

и сравним с количеством теплоты нейтрализации, полученной практическим методом.

𝛥_rH⁰=(-1385,0)+(2·(-286,0))-(2·(-426,0))+(-811,3)=-293,7 кДж - реакция экзотермическая, т.е. протекает с выделением теплоты.

Задание для самостоятельной работы.

Задание 1.

Вычислить тепловой эффект реакции разложения 200 г СаСО₃. Ответ подтвердить расчетом и указать, от каких факторов зависит величина теплового эффекта.

СаСО_{3(кристалл)}=СаО_{(кристалл)}+СО_2(газ)

1) 𝛥_rH⁰=Σν𝛥_fH_{продуктов} - Σν𝛥_fH_{исходных}

𝛥_rH⁰=[(-635)+(-394)]-(-1206)=177кДж (р-я эндотермическая)

Согласно уравнению реакции, в процессе разложения участвует 1 моль СаСО₃. Рассчитаем количество моль, содержащихся в 200 г СаСО₃

Таким образом, если в реакцию вступят 2 моль СаСО_3,что в 2 раза больше, то и теплоты поглотится в 2 раза больше:

𝛥_rH⁰=177·2=354 кДж

В данном примере величина теплового эффекта зависит от количества исходного вещества

Задание 2.

Определить тепловой эффект реакции при образовании 1 моль воды. Ответ подтвердить расчетом.

4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O

𝛥_rH⁰=Σν𝛥_fH_{продуктов} - Σν𝛥_fH_{исходных}

𝛥_rH⁰=[(4·(-94))+(6·(-242))]-[(4·(-46))+(5·0)]=-1644 кДж (р-я экзотермическая)

Согласно уравнению химической реакции образуется 6 моль воды и при этом выделяется 1644 кДж тепла. Если в ходе химической реакции образуется 1 моль воды, что в 6 раз меньше, то и теплоты выделится в 6 раз меньше. Таким образом:

𝛥_rH⁰=-1644:6=-274 кДж

Задание 3.

Определить изменение энергии Гиббса при гидролизе карбамида. Ответ подтвердить расчетом и указать в каком направлении возможно его самопроизвольное протекание в стандартных изобарно-изотермических условиях.

СО(NH₂)₂+H₂O=CO₂+2NH₃

1) 𝛥_rH⁰=Σν𝛥_fH_{продуктов} - Σν𝛥_fH_{исходных}

𝛥_rH⁰=[(-394+(2·(-46))]-[(-33)+(-285)]=-168 кДж (р-я экзотермическая)

2) 𝛥_rS⁰=Σν·S⁰_{продуктов} - Σν·S⁰_{исходных}

𝛥_rS⁰=[214+(2·193)]-(105+70)=425 =0,425

3) 𝛥_rG⁰= 𝛥_rH⁰-T· 𝛥_rS⁰

𝛥_rG⁰=(-168)-(298·0,425)= -295

Таким образом, в неизолированной системе при стандартных изобарно-изотермических условиях возможно протекание реакции СО(NH₂)₂+H₂O=CO₂+2NH₃в прямом направлении.