Вычислить тепловой эффект реакции получения гидроксида кальция

1. Вычислить тепловой эффект реакции получения гидроксида кальция

СаО_(т) + Н₂О_(ж) = Са(ОН)_2(т), если теплота образование СаО_(т) равна +635701,5Дж/моль, теплота образования Н₂О_(ж) +285835,5 Дж/моль и теплота образования Са(ОН)₂ +986823 Дж/моль.

Решение:

 СаО _(т) + Н₂О _(ж) = Са(ОН)_2(т) по первому следствию закона Гесса, будет равен теплоте образования Са(ОН)_2(т) минус теплота образования Н₂О_(ж) и теплота образования (СаО_(т)):

Δ_rН⁰₂₉₈ =∑(n_j •Δ_fН⁰₂₉₈)_прод - ∑(n_i• Δ_fН⁰₂₉₈)_исх.

Δ_rН⁰₂₉₈=1 моль•Δ_fН⁰₂₉₈(Са(ОН)_2(т))- (1 моль Δ_fН⁰₂₉₈(СаО_(т))+

+1 моль• Δ_fН⁰₂₉₈(Н₂О _(ж)))=1 моль*986823 Дж/моль - (1 моль* 635701,5 Дж/моль +

+ 1 моль*285835,5 Дж/моль)= 65 286 Дж.

Ответ: 65286 Дж.

2. Вычислите изменения энергии Гиббса в реакции димеризации диоксида азота при стандартной температуре, при 0 и 100ºС. Сделать вывод о направлении процесса.

Решение:

При стандартной температуре 298 К изменение энтальпии в реакции

2NO_2(г)N₂O_4(г) равно (первое следствие закона Гесса)

Δ_rН⁰₂₉₈ =∑(n_j •Δ_fН⁰₂₉₈)_прод - ∑(n_i• Δ_fН⁰₂₉₈)_исх.

Δ _rН⁰₂₉₈ =1 моль* 9660 Дж/моль – 2 моль*33800 Дж/ моль = - 57940 Дж

Изменение температуры равно

Δ_rS⁰₂₉₈ =∑ (nΔ_fS⁰₂₉₈) _прод. –∑(nΔ_fS⁰₂₉₈)_исход = 1 моль*304 Дж/моль*К -

–2 моль*234 Дж/моль*К = - 164 Дж/К

Зависимость энергии Гиббса реакции от температуры описывается уравнением

ΔG⁰_T =ΔH⁰_T – TΔS⁰_T

При стандартной температуре

Δ_rG⁰₂₉₈=ΔH ⁰₂₉₈– TΔS⁰₂₉₈ = - 57940 Дж – (298 К*(-164 Дж/К)) = -9068 Дж/моль

Отрицательное значение энергии Гиббса реакции говорит о том, что смещении равновесия вправо (самопроизвольный процесс), т.е. в сторону образования диоксида азота.

При 0ºС (273К)

Δ_rG⁰₂₇₃ = -57940 Дж + 273К* 164 Дж/К = -13168 Дж/моль

Более высокое отрицательное значение ΔG₂₇₃ по сравнению с ΔG⁰₂₉₈ свидетельствует о том, что при 273 К равновесие еще больше смещено в сторону прямой реакции.

При 100ºС (373 К)

Δ_rG₃₇₃ = -57940 Дж + 373К*164 Дж/К = 3232 Дж/моль.

Положительная величина ΔG₃₇₃ указывает на изменение направления реакции: равновесие смещено влево, т.е. в сторону распада димера N₂O₄ (реакция невозможна). Ответ: при 0ºС (273 К) Δ_rG₂₇₃= -13168 Дж/моль, реакция протекает самопроизвольно; при 100ºС (373 К) Δ_rG₃₇₃= 3232 Дж/моль, реакция невозможна.

3. Составьте термохимическое уравнение горения метана СН₄ и рассчитайте объем воздуха, необходимый для сжигания 1моль метана, если известно, что при сгорании 5,6 л метана выделяется 220 кДж теплоты, содержание кислорода в воздухе равно 20%.

Решение:

СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О, ∆Н<0

Находим количество вещества метана объемом 5,6 л

Если при сгорании СН₄ количеством вещества 0,25 моль выделяется 220 кДж теплоты, то при сгорании СН₄ количеством вещества 1 моль выделяется 880 кДж теплоты.

Термохимическое уравнение:

СН₄ +2О₂ = СО₂+ 2Н₂О+ 880 кДж

Из уравнения реакции видно, что на сгорание СН₄ количеством вещества 1моль расходуется О₂ количеством вещества 2 моль, на сгорание СН₄ количеством вещества 0,25 моль расходуется х моль О₂, откуда х = 0,5 моль.

Кислород количеством вещества 0,5 моль занимает объем 11,2 л.

В воздухе 20% кислорода, следовательно, объем воздуха будет равен

Ответ: 880 кДж, 56 л.

1. Рассчитайте, какая из ниже перечисленных реакций при стандартных условиях может идти самопроизвольно:

а) Fe_(к) + Al₂O_3(к) = Al_(к) + Fe₂O_3(к)

б) Al_(к) + Fe₂O_{3 (к)}= Fe_(к) + Al₂O_3(к)

в) CuSO_4(к) + 2NH₄OH_(ж) = Cu(OH)_2(к) + (NH₄)₂SO_4(к)

г) Al₂O_{3(корунд)} + 3SO₃ = Al₂(SO₄)_2(к)

2. При сварке трамвайных рельсов используют термитную смесь, которую готовят, смешивая порошки алюминия и оксида железа (III) в количественном отношении 2:1. Термохимическое уравнение горения термитной смеси следующее: 2Al + Fe₂O₃= Al₂O₃ + 2Fe + 829,62 кДж. Сколько теплоты выделится при образовании: 1) 4 моль железа; 2) 1 моль железа?

3. Рассчитайте, достаточно ли теплоты, выделяющейся при сгорании 200 кг каменного угля, содержащего 82% углерода, для полного разложения 162 кг карбоната кальция, если для разложения 1 моль СаСО₃ необходимо 180 кДж теплоты, а при сгорании 1 моль углерода, входящего в состав каменного угля, выделяется 402 кДж теплоты.

Похожие работы

Разработка энергосберегающей технологии ректификации циклических углеводородов

Скачать

100324

28

38

... принципа приближения и термодинамической обратимости к экстрактивной ректификации, с одной стороны, и выявить области оптимальности схем экстрактивной ректификации, с другой стороны. Постановка задачи Целью данной работы является разработка технологии разделения азеотропной смеси циклогексан – бензол – этилбензол методом экстрактивной ректификации, обладающей минимальными энергозатратами. Для ...

Использование моделирования в обучении решению задач в 5 классе

Скачать

63891

8

0

... , таблица). Метод моделирования позволяет активизировать познавательную деятельность учащихся на уроке.   2.2. Опытно – экспериментальная работа. Анализ ее результатов Изучив теоретические положения по использованию моделирования при решении задач в 5 классе, у автора возникло желание и интерес реализовать это на практике. Для того чтобы доказать или опровергнуть предположение, что ...

Педагогическая технология развития у учащихся направленности на диалогическое общение при групповой форме обучения на уроках физики при изучении темы "Основы электродинамики" в средней школе

Скачать

128127

10

22

... и дидактические основы организации обучения позволяют более доступно объяснять изучаемый материал на уроках физики при изучении темы «Основы электродинамики». Анализ различных технологий позволил составить авторскую технологию развития у учащихся направленности на диалогическое общение при групповой форме обучения. От того, на сколько правильно будет построен процесс обучения при использовании ...

Принцип межпредметных связей при решении химических задач. Разбор основных способов решения расчетных задач

Скачать

35798

0

3

... групп – в виде краткого отчета о проделанной работе (демонстрация рисунков, таблиц). Далее идет обсуждение выступлений; учитель продумывает со своими коллегами трудовое задание [1]. 1.1 Межпредметные связи при решении расчетных задач К изучению математики учащиеся средней школы приступают на 7 лет раньше, чем к изучению химии. За этот период обучения они приобретают значительный объем ...