Расчет теплового эффекта реакции

1.1 Расчет теплового эффекта реакции

Расчет теплового эффекта реакции в изобарном процессе в стандартных условиях (DH):

∆= ∆-(∆)

∆-3441,80-(-1675,69+3(-395,85))=-578,56 кДж

Вывод: В стандартных условиях данный процесс является экзотермический, реакция идет с выделением тепла.

Расчет теплового эффекта реакции в изобарном процессе при заданной температуре(DH):

∆с=0, т.к. все вещества неорганические

∆

∆a ==366,31-(114,55+3*64,98)=56,82

∆b ==62,59-(12,89+3*11,75)=14,45*1

∆=)=-112,47-(-34,31-3*16,37)=-29,05*1

∆=-578560+56,82+14,45*1T-29,05*1/)dT= -578560+56,82+14,45*1 -29,05*1= -578560+56,82(450-298)+14,45*1/2*(45-29)-29,05*1((450-298)/298*450)=-578560+8636,64+821,45-3292,77=-572,39 кДж

Вывод: При увеличении температуры на 152 К тепловой эффект реакции изменился на 6,17 кДж, реакция осталась экзотермической.

Расчет теплового эффекта реакции в изохорном процессе в стандартных условиях(DU):

∆Н=∆U+p∆V ; ∆U=∆H-p∆V

p∆V=∆nRT

∆U=∆H-∆nRT

∆n=∆∆= 0 – 3 = -3; ∆n = -3

R=8,314 Дж/моль*К

∆U(298)=-578,56-(-3)*0,008314*298=-571,13 кДж

Вывод: В изохорно-изотермическом процессе, при стандартных условиях реакция протекает с выделением тепла, т.е. процесс экзотермический.

Расчет теплового эффекта реакции в изохорном процессе при заданной температуре (DU):

∆U(450)=-572,39-(-3)*0,008314*450=-561,17 кДж

Вывод: При увеличении температуры на 152 К тепловой эффект данной реакции в изохорно-изотермическом процессе уменьшился на 9,96 кДж, реакция идет с выделением тепла.

1.2 Определение направления протекания химического процесса

Определение направления протекания реакции в изолированной системе (DS):

а) в стандартных условиях:

∆(298) =(298- ((298 + 3*(298)

∆(298) =239,2-(50,92+3*256,69)=-581,79 Дж

Вывод: При взаимодействии оксида алюминия с оксидом серы (VI) в изолированной системе получилось, что ∆S<0, поэтому процесс невозможен.

б) при заданной температуре:

∆с=0, т.к. все вещества неорганические

∆(T)=∆(450)+

∆(450)=-581,79+56,82+14,45*1*T-29,05*1/)dT/T= -581,79+56,82+14,45*1-29,05*1= -581,79+56,82*ln450/298+14,45*1(450-298)- 29,05*1*1/2*((45-29/29*45)=-581,79+23,42+2,196-9,15=-565,32 Дж

Вывод: При увеличении температуры на 152 К энтропия увеличилась на 16,466 Дж, но осталась отрицательной. В изолированной системе процесс невозможен. Расчет изобарно-изотермического потенциала (DG):

а) в стандартных условиях

∆(298) =(298- ((298 + 3*(298)

∆(298) =-3100,87-(-1582,27+3*(-371,17))=-405,13 кДж/моль

Вывод: При взаимодействии оксида алюминия с оксидом серы (VI) в стандартных условиях ∆G<0, поэтому процесс самопроизвольный.

∆(298) = ∆Н(298)-Т∆(298)

∆(298) = -578560-298*(-581,79)=-405,19 кДж

% ош.=((-405,13+405,19)/(-405,13))*100=0,01% ,

т.к процент ошибки очень мал, следовательно, можно использовать для расчета оба метода.

Вывод: В закрытой системе изобарно-изотермический процесс будет протекать самопроизвольно, т.к. ∆G<0.

б) при заданной температуре

∆(450) = ∆Н(450)-450*∆(450)

∆(450) = -572390-450*(-565,32)=-317,996 кДж

При увеличении температуры на 152 К, энергия Гиббса увеличилась на 87,194 кДж, отсюда следует, что чем больше температура, тем больше энергия Гиббса. В закрытой системе изобарно-изотермический процесс остался самопроизвольным, т.к. ∆G<0. Дальнейшее повышение температуры не выгодно, т.к. ∆G стремится к нулю и процесс от самопроизвольного перейдет в равновесный, а затем в не самопроизвольный.

Расчет изохорно-изотермического потенциала (DF):

а) в стандартных условиях

1 способ:

∆F = ∆U-T∆S

∆F(298)=-571130-298*(-581,79)=-397,76 кДж

2 способ:

∆F(298)=∆G-∆nRT

∆F(298)=-405,13-(-3)*298*0,008314=-397,7 кДж

%ош.=((-397,76+397,7)/(-397,76))*100=0,02%,

т.к процент ошибки очень мал, следовательно, можно использовать для расчета оба метода.

Вывод: В закрытой системе при стандартных условиях изохорно-изотермический процесс будет протекать самопроизвольно, т.к. ∆F<0.

б) при заданной температуре

1 способ:

∆F(450)= -561170-450*(-565,32)=-306,78 кДж

2 способ:

∆F(450)=-317,996-(-3)*450*0,008314=-306,78 кДж

%ош.=((-306,78-306,78)/(-306,78))*100=0%,

т.к процент ошибки равен нулю, следовательно, можно использовать для расчета оба метода.

Вывод: При увеличении температуры энергия Гельмгольца увеличилась. В закрытой системе изохорно-изотермический процесс будет протекать самопроизвольно.

Вывод:

Т, К	∆Н, кДж	∆U, кДж	∆G,кДж/моль	∆F, кДж	∆S, Дж
298	-578,56	-571,13	-405,19	-397,76	-581,79
450	-572,39	-561,17	-317,996	-306,78	-565,32

С увеличением температуры тепловые эффекты изобарно-изотермического и изохорно-изотермического процессов увеличились.

В данной работе ∆Н, ∆S, ∆G получились отрицательными, отсюда следует, что процесс протекает самопроизвольно, но при невысоких температурах.

При увеличении температуры энергия Гиббса и энергия Гельмгольца увеличились, значит система стремиться к равновесию (в условиях равновесия ∆F, ∆G достигают минимума).

2. Задание: Определить ΔH, ΔU, ΔS, ΔF, ΔG, реакции при постоянном давлении P=1.013 * 10⁵ Па.

СdO_(т) + H₂SO_4(ж) = CdSO_{4 (т)} + H₂O _(г)

Реакция протекает при температуре 511 градусов Цельсия .

Исходные данные

Вещест-во	ΔHf˚298 кДж/моль	S˚298 Дж/моль*К	ΔGf˚298 кДж/моль	Ср298 Дж/моль*К	Коэф. уравнения Ср˚= f(T)
					a	b * 103	c΄ * 10-5
H2O	-241,81	188,72	-228,61	33,61	30,00	10,71	0,33
CdO	-258,99	54,81	-229,33	43,64	48,24	6,38	-4,90
H2SO4	-813,99	156,90	-690,14	138,91	156,9	28,3	-23,46
CdSO4	-934,41	123,05	-828,88	99,62	77,32	77,40	-